イノシトール三リン酸受容体ファミリーの発現と機能に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07459009
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 古市 貞一 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (50219094)
• Keywords: イノシトール三リン酸受容体 / カルシウムシグナル伝達 / 細胞内カルシウム放出チャネル / イノシトールリン脂質代謝 / シグナル伝達 / リガンド結合 / セカンドメッセンジャー / イノシトール三リン酸誘導カルシウム放出

Research Abstract

3種類のIP_3受容体タイプの構造・機能・発現を解析した。
1.アミノ末端側734アミノ酸に部位特異的変異を導入してIP_3結合領域を解析した。3つの負のリン酸基をもつIP_3の結合には塩基性アミノ酸Arg-265、Lys-508、Arg-511が必須であり、Arg-568のGln変異ではIP_3(1,4,5-IP_3)とともに1,3,4,5-IP_3との親和性が低下した。
2.アルモジュリン結合領域を解析した。タイプ1ではcAMP依存性キナーゼの基質Ser-1588の近傍のLys-1564からArg-1585の配列が結合に必須であった。タイプ2の類似した配列も結合した。タイプ3では類似した配列がなくカルモジュリンによる制御の違いが示唆された。
3.IP_3誘導Ca^<2+>放出(IICR)のキネティクスを精製タイプ1受容体/人工リポソーム系でfluo-3を用いて解析した。IICRは二相性(速い相(f相)と遅い相(s相)で、正の協同性(Hill係数1.8±0.1)を示した。f相はIP_3濃度依存的なCa^<2+>放出の増加(量子的放出)を示したがs相ではほぼ一定であった。これより、IP_3受容体は2つの結合状態をもち、相は低親和性、s相は高親和性の状態であることが示唆された。
4.カビの代謝産物の一種であるアデノフォスチン(AP)は、強力なアゴニストで、IICRと類似したキネティクスを示したが、協同性(Hill係数3.9±0.2)が高かった。IP_3結合では協同性は見られないが(Hill係数1.1、Ki=41nM)、APは正の協同性、(Hill係数1.0、Ki=10nM)を示した。
5.神経系では、タイプ3は小脳のバーグマングリアやアストロサイト、海馬のアストロサイトに発現することを明らかにした。これはニューロンに特異的に発現するタイプ1とは対照的である。
6.各タイプが組織特異的に発現することを明らかとした。また、複数のタイプが共発現する細胞ではヘテロ4量体を形成することを明らかとし、IICRの多様性を示唆した。

Research Products

• [Publications] Furuichi,T.,et al.: "Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-mediated Ca^<2+> signaling in the brain." J.Neurochem.64. 953-960 (1995)
• [Publications] Yamamoto-Hino,M.,et al.: "Immunohistochemical study of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 3 in rat central nervous system." NueroRep.6. 273-276 (1995)
• [Publications] Fujino,I.,et al.: "Differential expression of type 2 and type 3 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor mRNAs in various mouse tissues:in situ hybridization study" Cell Tissue Res.280. 201-210 (1995)
• [Publications] Monkawa,T.et al.: "Heterotetrameric complex formation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor subunits." J.Biol.Chem.270. 14700-14704 (1995)
• [Publications] Yamada,M.,et al.: "The calmodulin-binding domain in the mouse type 1 inositol 1,4,5-triphosphate receptor." Biochem.J.308. 83-88 (1995)
• [Publications] Hirota,J.,et al.: "Adenophostin-mediated quantal Ca^<2+> release in the purified and reconstituted inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1." FEBS Lett.368. 248-252 (1995)
• [Publications] Hirota,J.,et al.: "Kinetics of calcium release by immunoaffinity-purified inositol 1,4,5-trisphosphate receptor in reconstituted lipid vesicles." J.Biol.Chem.270. 19046-19051 (1995)
• [Publications] Matsumoto,M.et al.: "Ataxia and epileptic seisures in mice lacking type 1 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor." Nature. 379. 168-171 (1996)
• [Publications] Furutama,D.,et al.: "Functional expression of the type 1 inositol 1,4,5-trisphosphate receptor promoter-lacZ fusion gene in transgenic mice." J.Neurochem.66. (in press) (1996)
• [Publications] Li,M.,et al.: "Differential cellular wxpression of three types of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor in rat gastrointestinal epithelium." Biomed.Res.(in press) (1996)
• [Publications] Hirota,J.,et al.: "The inositol 1,4,5-trisphosphate receptor as a Ca^<2+> releasing channel on the endoplasmic reticulum,in Genes for developments,cell growth and infectious diseases." John Libbey Eurotext,Paris., 15(81-95) (368)
• [Publications] Mikoshiba,K.,et al.: "Molecular genetic analyses of myelin deficiency and cerebellar ataxia,in Gene expression in the central nervous system Prog.Brain Res.105" elsevier, 19(23-41) (195)
• [Publications] 廣田順二ら: "IP_3レセプターによる情報伝達機構の解析法、細胞内膜系Ca^<2+>チャネル実験 分子医科学実験プロトコール 細胞工学別冊" 秀潤社, 12(83-94) (1995)
• [Publications] 古市貞一: "IP_3レセプター Bio Science用語ライブラリー発生・神経 実験医学別冊、" 秀潤社, 2(16-17) (1996)