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Molecular mechanisms underlying Ca2^<+>-dependent facilitation and inactivation of L-type Ca^<2+> channels

Research Project

Project/Area Number 19590210
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field General physiology
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

KAMEYAMA Masaki  Kagoshima University, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (60150059)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) YAZAWA Kazuto  鹿児島大学, 大学院・医歯学総合研究科, 講師 (90212274)
MINOBE Etsuko  鹿児島大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教 (00448581)
Research Collaborator HAO Li-ying  中国医科大学, 薬学院, 教授
KAMEYAMA Asako  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 元講師
XU Jian-jun  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 大学院生
SAUD ZAHANGIR A.  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 大学院生
WANG Wu-yang  鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 大学院生
NIE Hong-guang  中国医科大学、鹿児島大学, 中国医科大学、医歯学総合研究科, 大学院生、短期留学生
HAN Dong-yun  中国医科大学、鹿児島大学, 基礎医学院、医歯学総合研究科, 大学院生、短期留学生
BAI Xiao-yan  中国医科大学、鹿児島大学, 基礎医学院、医歯学総合研究科, 大学院生、短期留学生
GUO Feng  中国医科大学、鹿児島大学, 基礎医学院、医歯学総合研究科, 大学院生、研究生
LIE Yan  中国医科大学、鹿児島大学, 基礎医学院、医歯学総合研究科, 大学院生、短期留学生
Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2008: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
KeywordsCaチャネル / 心筋細胞 / パッチクランプ / カルモジュリン / カルモジュリン依存性蛋白キナーゼ / CST融合淡白
Research Abstract

本研究は、L型Caチャネル活動に対するCaMやCaMKIIの作用機序をCa依存性促通と不活性化との関連で解明することを目的として実施された。CaMについては、これ迄の研究で、CaMがL型Caチャネルα1サブユニット(Cav1.2)のN末部(NT)、リピートI-II間の細胞内ループ(LI-II)、C末部のIQモチーフ領域(IQ)およびpre-IQ領域(CB)を含む近位部(CT1)に結合することが判明している。本研究では、CaチャネルのNT、LI-IIおよびCT1領域へのCaM結合のCa依存性についてpull-down法で検討した。CaMのNT、LI-IIおよびCT1への結合の親和性はCa濃度の高低両条件下で、CT1>NT>LI-IIであった。これより、CaM結合の親和性はCa濃度に関わらずCT1が最も高く、この部位がチャネル活性のCaMによる調節に最も重要であることが示唆された。一方、モルモット単一心筋細胞を用いたパッチクランプ実験では、CaMおよびCa結合能を消失させた変異CaM(CaM_(1234))がcell-free状態(inside-outパッチ)によりrundownさせたCaチャネル活性を濃度依存的に回復させることが判明した。このチャネル活性化作用は野生型CaMではCa^(2+)依存性を示したが、CaM_(12)(N-lobeのCa結合能を無くした変異体)、CaM_(34)(C-lobeのCa結合能を無くした変異体)、CaM_(1234)ではCa^(2+)非依存性であった。これより、CaMのCa依存性作用には、N-lobeとC-lobeとの両者が必要であると示唆された。さらに、Caチャネルに対するCaMKIIの作用についても検討した。その結果、チャネルC末部にCaMKIIのリン酸化部位があること、同部位のリン酸化によりCaMの結合が増加することが判明した。
これらの結果は、Caイオン、CaM、CaMKIIが複雑かつ協調的に作用してL型Caチャネルの活動を調節していることを示している。また、Ca依存性促通にはCa^(2+)/CaMの直接作用とCaMKIIによるリン酸化の両者が関与し、不活性化には主にCa2+/CaMが関与するという仮説を支持する。

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (16 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] CaMKII phosphorylates a threonine residue in the C-terminal tail of Cav1.2 Ca^<2+> channel and modulates the interaction of the channel with calmodulin2009

    • Author(s)
      Wang WY, Hao LY, Minobe E, Saud ZA, Han DY, Kameyama M
    • Journal Title

      J Physiol Sci (in press)

    • NAID

      10025219126

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    • Author(s)
      Wang WY
    • Journal Title

      J Physiol Sci (In press)

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    • Author(s)
      Hao LY, Xu JJ, Minobe E, Kameyama A, Kameyama M
    • Journal Title

      J Pharmacol Sci 108

      Pages: 290-300

    • NAID

      80019890704

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      Wang J, Ou SW, Wang YJ, Zong ZH, Lin L, Kameyama M, Kameyama A
    • Journal Title

      J Neurogenet 22(March)

      Pages: 1-19

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      Wang J
    • Journal Title

      J Neurogenet 22

      Pages: 1-19

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    • Author(s)
      Hao LY
    • Journal Title

      J Pharmacol Sci 108

      Pages: 290-300

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      Yazawa K, Wang JW, Hao LY, Onoue Y, Kameyama M
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      British J Pharmacol 151

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      Wang JW, Yazawa K, Hao LY, Onoue Y, Kameyama M
    • Journal Title

      Eur J Pharmacol 563

      Pages: 172-179

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    • Author(s)
      Saud ZA, Minobe E, Wang WY, Han DY, Horiuchi M, Hao LY, Kameyama M
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Comm 364

      Pages: 372-377

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  • [Journal Article] Distinct roles of CaM and Ca^<2+>/CaM-dependent protein kinase II in Ca^<2+>-dependent facilitation and inactivation of cardiac L-type Ca^<2+> channels2007

    • Author(s)
      Nie HG, Hao LY, Xu JJ, Minobe E, Kameyama A, Kameyama M
    • Journal Title

      J Physiolo Sci 57

      Pages: 167-173

    • NAID

      130007039495

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  • [Journal Article] Distinct roles of CaM and Ca^<2+>/CaM-dependent protein kinase II in Ca^<2+>-dependent facilitation and inactivation of cardiac L-type Ca^<2+> channels.2007

    • Author(s)
      Nie H.-G.
    • Journal Title

      J Physiolo Sci 57

      Pages: 167-173

    • NAID

      10022596603

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  • [Journal Article] Calpastatin binds to a calmodulin-binding site of cardiac Cav1.2 Ca^<2+> channels.2007

    • Author(s)
      Saud Z. A.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun. 364

      Pages: 327-377

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  • [Journal Article] Stonefish venom, verrucotoxin, modulates calcium channel activity in guinea-pig ventricular myocytes.2007

    • Author(s)
      Yazawa K.
    • Journal Title

      British J Pharmacol 151

      Pages: 1198-1203

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      Wang J. W.
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      Eur J Pharmacol 563

      Pages: 172-179

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  • [Presentation] L型Caチャネルの生理と心筋機能2008

    • Author(s)
      亀山正樹
    • Organizer
      東京慈恵会医科大学第1回分子循環器セミナー
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-12-17
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  • [Presentation] Calciumand concentration-dependent effects of calmodulin and its mutants on CaV1.2 Ca^<2+> channels in guinea pig ventricular myocytes2008

    • Author(s)
      Guo F, Minobe E, Yazawa K, Asmara H, Han DY, Hao LY, Kameyama M
    • Organizer
      第59回西日本生理学会
    • Place of Presentation
      熊本
    • Year and Date
      2008-10-03
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      Guo F
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      第59回西日本生理学会
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      熊本市民会館(熊本市)
    • Year and Date
      2008-10-03
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  • [Presentation] 心筋Caチャネルの調節機構2008

    • Author(s)
      亀山正樹
    • Organizer
      第11回札幌高血圧セミナー
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2008-07-04
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  • [Presentation] Cav1.2 Ca^<2+>チャネルのCaM による調節機構熱処理はPKA活性化を介して心筋細胞L型Ca2+電流を増大させる2008

    • Author(s)
      郭鳳、蓑部悦子、矢沢和人、Asmara H、韓冬雲、はお麗英、亀山正樹
    • Organizer
      生理学研究所研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
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  • [Presentation] Distinct roles of CaM and Ca^<2+>/CaM-dependent protein kinase in Ca^<2+>-dependent facilitation and inactivation of cardiac L-type Ca^<2+> channels2008

    • Author(s)
      Nie HG, Hao LY, Xu JJ, Minobe E, Kameyama A, Kameyama M
    • Organizer
      第85回日本生理学会(JPS Award Symposium)
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      東京
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  • [Presentation] Functional phosphorylation sites for modulation by protein kinase A in Cav1.2 Ca^<2+> channels2008

    • Author(s)
      蓑部悦子、前田佐知子、はお麗英、王午陽、徐建軍、亀山正樹
    • Organizer
      第85回日本生理学会
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      東京
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  • [Presentation] Interactions of N- and C-lobes of calmodulin with the C-terminal tail of Cav1.2 Ca^<2+> channels2008

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      Asmara H, Minobe M, Saud ZA, Wang WY, Kameyama M
    • Organizer
      第85回日本生理学会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] 熱処理はPKA活性化を介して心筋細胞L型Ca^<2+>電流を増大させる2008

    • Author(s)
      王建武、矢沢和人、Zahangir A. Saud、山岡薫、亀山正樹
    • Organizer
      第81回日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
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  • [Presentation] Distinct roles of CaM and Ca^<2+>/CaM-dependent protein kinase in Ca^<2+>-dependent facilitation and inactivation of cardiac L-type Ca^<2+> channels.2008

    • Author(s)
      Hong-guang Nie
    • Organizer
      第85回日本生理学会
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      東京
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  • [Presentation] Functional phosphorylation sites for modulation by protein kinase A in Cav1.2 Ca^<2+> channels.2008

    • Author(s)
      蓑部悦子
    • Organizer
      第85回日本生理学会
    • Place of Presentation
      東京
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    • Author(s)
      Hadhimulya Asmara
    • Organizer
      第85回日本生理学会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] Regulation of cardiac L-type Ca^<2+> channels by calmodulin and CaMKII2007

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      Kameyama M, Hao LY, Han DY, Minobe E, Wang WY, Nie HG, Saud ZA
    • Organizer
      Akita International Symposium
    • Place of Presentation
      Akita
    • Year and Date
      2007-05-20
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  • [Presentation] Cav1.2チャネルのカルモジュリンおよびCa依存性調節2007

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      亀山正樹、韓冬雲、蓑部悦子、王午陽、はお麗英
    • Organizer
      生理学研究所研究会
    • Place of Presentation
      岡崎
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  • [Presentation] L型Caチャネルの活動調節におけるカルパスタチンとカルモジュリンの競合2007

    • Author(s)
      蓑部悦子、韓冬雲、Zahangir A. Saud、王午陽、はお麗英、亀山正樹
    • Organizer
      第58回西日本生理学会
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      福岡
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    • Author(s)
      亀山正樹、韓冬雲、蓑部悦子、王午陽、聶宏光、はお麗英
    • Organizer
      第24回日本心電学会学術集会
    • Place of Presentation
      名古屋
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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kufm.kagoshima-u.ac.jp/~physiol2/

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URL: 

Published: 2007-04-01   Modified: 2016-04-21  

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