L型Caチャネルのイオン透過機構と心臓ペースメーカー細胞の持続性内向き電流
| Project/Area Number |
21K06781
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
豊田 太 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (90324574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
姫野 友紀子 立命館大学, 生命科学部, 助教 (10534365)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | イオンチャネル / L型カルシウムチャネル / イオン透過性 / 単一チャネル記録 / 洞房結節 / 持続性内向き電流 / 心臓 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、L型Caチャネル（CaV1.3）のイオン選択特性を実験と理論により決定し、CaV1.3が持続性内向きNa電流（Ist）を発生する仕組みを明らかにする。また、２）その構造基盤を明らかにし、CaV1.3分子改変によるIstの特異的制御の可能性を探る。さらに、３）Istの分子機構を搭載した新しい洞房結節細胞モデルの開発を行い、この電気現象の生理的意義の理解へとつなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓の洞房結節のペースメーカー細胞に特異的に観察される持続性内向きナトリウム電流は、心臓の拍動リズムの形成に寄与すると考えられているものの、その分子基盤の解明は喫緊の課題である。我々はL型カルシウムチャネルのCav1.3イソフォームをノックアウトしたマウスでこの電流が消失することを見出しているが、Caイオンに高い選択性を示すL型CaチャネルがどのようにNa電流を発生させる仕組みは明らかでない。本研究は、L型Caチャネ ルのイオン透過機構を詳細に調べ、心臓ペースメーカー細胞の持続性内向き電流との関連を明らかにすることを目的としている。
昨年度のホールセルパッチクランプ実験ならびにAlmers & McCleskeyのモデル(AMモデル)を用いた検証の結果、L型Caチャネル(Cav1.3)には細胞外Caイオン濃度に依存してイオン選択性が変化する2つのモードが存在する可能性が示唆された。 そこで、令和４年度は実験とシミュレーションで各モードのシグナル分離をさらに試みた。HEK293細胞の異種性発現系において、細胞外Caイオン濃度を変化させCav1.3の単一チャネル電流記録を行った。得られたシグナルの開閉パターンをコンピューターシミュレーションによる予想と比較分析したところ、Cav1.3は細胞外Caイオン濃度が極めて低いときCaイオン選択性が極めて高く、生理的Caイオン濃度に近づくにつれ選択性が低下しNaイオンが流れ始めることがわかった。
この研究成果は、令和４年度の日本生理学会大会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた実験の中には遂行できていないものもあるが、昨年度の研究成果からさらに一歩踏み込んだ知見を得ることができ、本研究の目的達成に向けて着実にアプローチしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
パッチクランプ実験とコンピューターシミュレーションによりL型カルシウムチャネルの新しい透過機構をさらに検証したい。また最終年度に差し掛かるため、持続性内向き電流との関連性を明らかにしながら研究をまとめる作業に入りたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Novel Calmodulin Variant p.E46K Associated With Severe Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia Produces Robust Arrhythmogenicity in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes.2023
Author(s)
Gao J, Makiyama T, Yamamoto Y, Kobayashi T, Aoki H, Maurissen TL, Wuriyanghai Y, Kashiwa A, Imamura T, Aizawa T, Huang H, Kohjitani H, Nishikawa M, Chonabayashi K, Fukuyama M, Manabe H, Nakau K, Wada T, Kato K, Toyoda F, Yoshida Y, Makita N, Woltjen K, Ohno S, Kurebayashi N, Murayama T, Sakurai T, Horie M, Kimura T.
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Journal Title
Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology
Volume: 16
Issue: 3
Pages: 9999-9999
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Increased CaV1.2 late current by a CACNA1C p.R412M variant causes an atypical Timothy syndrome without syndactyly.2022
Author(s)
Ozawa J, Ohno S, Melgari D, Wang Q, Fukuyama M, Toyoda F, Makiyama T, Yoshinaga M, Suzuki H, Saitoh A, Ai T, Horie M.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 18984-18984
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Expression and functional maintenance of volume-regulated anion channels in myometrial smooth muscles of pregnant mice2022
Author(s)
Yamada, W.G.Ding, M. Omatsu-Kanbe, F. Toyoda, S. Tsuji, D. Katsura, F. Kimura, H. Matsuura, T. Murakami.
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Journal Title
Experimental Animals
Volume: 71
Issue: 2
Pages: 123-130
DOI
NAID
ISSN
0007-5124, 1341-1357, 1881-7122
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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