異なる起電性細胞膜プロトンセンサー間の相互作用とプロトンシグナリング機能単位

• Project Area: Molecular interaction and modal shift of cellular sensors
• Project/Area Number: 21026023
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 久野 みゆき 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 准教授 (00145773)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 啓 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 研究員 (90382192)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000); Fiscal Year 2010: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2009: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: プロトンチャネル / プロトンポンプ / 破骨細胞 / 生理活性 / 生理学 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 生体分子

Research Abstract

培養破骨細胞の細胞膜に発現するH^+チャネルの活性化条件とメカニズムについて研究を進めた。(1)細胞外Ca:細胞外Caは骨吸収の生理的抑制シグナルであり、破骨細胞にはCa受容体が存在する。また細胞外2価イオンの表面電位効果は電位依存性チャネルの一種であるH^+チャネルの開口閾値を制御し、細胞外Caを増加させると(5-40mM)、閾値が脱分極側に変位し、逆にCaを0.1mMに減少させると閾値、half activation voltageとも有意に過分極側に変位した。Mgも同様な効果があったがCaに比べ閾値変動は少なかった。Ca濃度を更に減少させても(0.01mM)それ以上の抑制はなかった。一方Caの効果は必ずしも一元的ではなく、CaがV-ATPase抑制やサイトーシスを誘起することから、細胞要因がH^+チャネル活性制御に関与する可能性も示唆された。(2)ファゴサイトーシス:クランプ下では食作用の指標となるzymosan粒子の取り込みが少なく、予め粒子を取り込ませた細胞でクランプを行った。保持電位(-80mV)の膜電流は不安定で、H^+チャネル電流は増強する場合と殆ど記録できない場合があり、食胞の形成・成熟の段階によってチャネル活性が異なる可能性が示唆された。(3)分化過程:細胞膜V-ATPaseの発現は分化の機能的指標である。H^+チャネル候補(VSOP分子)のsiRNAを導入を試みた。real-time RT-PCR産物が1/3以下になる条件下でV-ATPase電流を測定し有意差はなかったが、記録した個々の細胞における発現程度の確認など実験方法の改良が必要と考えられた。(1)-(3)で示唆されたH^+チャネルの活性化機構の解明はいずれも今後の重要な課題である。結果の一部は米国生物物理学会(2011年3月)、日本生理学会(2011年3.月)で発表した。

Research Products

• [Journal Article] Phospholipase C-dependent Ca^<2+>-sensing pathways leading to Endocytosis and inhibition of the plasma membrane vacuolar H^+-ATPase in osteoclasts (2010)
  • Author(s): Sakai, H., et al.
  • Journal Title: American Journal of Physiology Volume: 299
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature dependence of proton permeation through a voltage-gated proton channel (2009)
  • Author(s): Kuno, M., et al.
  • Journal Title: Journal of General Physiology 134 Pages: 191-205
  • Peer Reviewed
• [Presentation] H^+-ATPases and voltage-gated proton channels : two electrogenic, proton-selective membrane transport mechanisms co-existed in osteoclasts (2011)
  • Author(s): Sakai, H., et al.
  • Organizer: 55^<th> Annual Meeting of Biophysical Soceity
  • Place of Presentation: ボルチモア会議場(ボルチモア)
• [Presentation] Zymosanを投与したRAW-264細胞およびRAW由来破骨細胞における電位依存性プロトンチャネルの活性化およびファゴゾームのpH変動 (2011)
  • Author(s): 海住太郎、久野みゆき
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: (東日本大震災により誌上開催)
• [Presentation] 破骨細胞に共存する空胞型H^+-ATPaseと電位依存性プロトンチャネルの相互作用 (2011)
  • Author(s): 酒井啓, 他
  • Organizer: 第88回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: (東日本大震災により誌上開催)
• [Presentation] プロトンチャネル (2010)
  • Author(s): 久野みゆき
  • Organizer: 同志社大学特別講義
  • Place of Presentation: 同志社大学生命医科学部(京田辺)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-25
• [Presentation] リドカインによるミクログリアプロトンチャネル抑制機序についての検討 (2010)
  • Author(s): 松浦正, 他
  • Organizer: 日本麻酔科学会第57回学術集会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡)
  • Year and Date: 2010-06-04
• [Presentation] 全身麻酔薬がミクログリアP2X4受容体に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 羽坂めぐみ, 他
  • Organizer: 日本麻酔科学会第57回学術集会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡)
  • Year and Date: 2010-06-04
• [Presentation] 破骨細胞膜のプロトンポンプ(V-ATPase)とプロトンチャネル:役割と制御機構(招待講演) (2010)
  • Author(s): 久野みゆき
  • Organizer: 第83回日本薬理学会年会シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 破骨細胞の初期Ca-sensing応答のシグナリング機構 (2010)
  • Author(s): 酒井啓, 他
  • Organizer: 第87回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 盛岡市民文化ホール(盛岡)
• [Presentation] 破骨細胞における細胞外Ca-sensing初期応答のシグナル伝達経路 (2010)
  • Author(s): 酒井啓, 他
  • Organizer: 第28回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 慶応プラザ(東京)
• [Presentation] 遺伝子導入に基づく破骨細胞機能の光学的新規制御システムは陽イオンチャネル依存性膜電位変動により破骨細胞分化を促進する (2010)
  • Author(s): 納富拓也, 他
  • Organizer: 第28回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 慶応プラザ(東京)
• [Presentation] 破骨細胞膜に共存する空胞型H+-ATPaseと電位依存性プロトンチャネルによるプロトンシグナリング機構 (2010)
  • Author(s): 久野みゆき, 他
  • Organizer: 平成22年度生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所(岡崎)
• [Presentation] Genetic conversion of osteoclast precursor to be responsible to light-controlled cation channel activation enhances differentiation upon modulation of their membrane potential. (2010)
  • Author(s): Notomi, T., et al.
  • Organizer: 32^<th> ASBMR Annual Meeting
  • Place of Presentation: メトロトロント会議場(トロント)
• [Presentation] Temperature-dependence of proton permeation through a voltage-gated proton channel in microglia (2010)
  • Author(s): Kuno, M., et al.
  • Organizer: 54^<th> Annual Meeting of Biophysiological Soceity
  • Place of Presentation: モスコン会議場(サンフランシスコ)
• [Presentation] リドカインによるミクログリアのプロトンチャネル抑制作用(最優秀演題賞) (2009)
  • Author(s): 松浦正, 他.
  • Organizer: 日本麻酔科学会第56回学術集会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル(神戸)
  • Year and Date: 2009-08-16
• [Presentation] ペースメーカーチャネル(HCN1)の欠損は高代謝回転による骨量減少を引き起こす (2009)
  • Author(s): 納富拓也, 他
  • Organizer: 第29回骨形態計測学会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
• [Presentation] ペースメーカーチャネル(HCN1)の破骨細胞機能と骨代謝機構への関与 (2009)
  • Author(s): 納富拓也, 他
  • Organizer: 第27回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪)
• [Presentation] Ca^<2+>-stimulated inhibition of the plasma membrane vacuolar H^+-ATPase in murine osteoclasts in association with facilitated endocytosis (2009)
  • Author(s): Sakai H., et al.
  • Organizer: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
• [Presentation] Temperature-dependence of proton permeation through a voltage-gated proton channel in microglia (2009)
  • Author(s): Kuno, M., et al.
  • Organizer: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
• [Presentation] Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide modulated channels(HCN), HCN1 and HCN3, control bone remodeling (2009)
  • Author(s): Notomi, T., et al.
  • Organizer: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
• [Presentation] Lidocaine inhibits voltage-gated proton channels in rat microglia (2009)
  • Author(s): Matsuura, T., et al.
  • Organizer: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
• [Presentation] Pacemaker channel HCN1 affects osteoclast function in vitro and bone remodeling in vivo(Plenary poster award) (2009)
  • Author(s): Notomi, T., et al.
  • Organizer: 31^<th> ASBMR Annual Meeting
  • Place of Presentation: コロラド国際会議場(デンバー)
• [Presentation] 電位依存性プロトンチャネルの温度依存性を決定する諸因子 (2009)
  • Author(s): 久野みゆき, 他.
  • Organizer: 平成21年度生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所(岡崎)
• [Presentation] 破骨細胞において細胞外Ca^<2+>による誘発されるエンドサイトーシス機構 (2009)
  • Author(s): 久野みゆき, 他.
  • Organizer: 平成21年度生理学研究所研究会
  • Place of Presentation: 生理学研究所(岡崎)
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.osaka-cu.ac.jp/molcelphysiol/
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.osaka-cu.ac.jp/molcelphysiol/