心筋細胞ムスカリン性カリウムチャネルのKineticsの研究(アロステリック理論モデルによる検討)

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07770492
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 細谷 幸雄 山形大学, 医学部・細胞情報解析学, 寄附講座教員 (10250945)
• Keywords: カリウムチャネル / G蛋白質 / 周波数分析 / パッチクランプ法 / 心房筋 / アロステリックモデル

Research Abstract

1.モルモット単一心房筋細胞でinside-out patch clampを行い、細胞外膜側のアセチルコリンの濃度を一定にして細胞内膜側のGTP濃度を変化させ、活性化Gタンパク量を変えた時のムスカリン性カリウム(K_<ACh>)チャネルのPatch電流を記録した。
2.K_<ACh>チャネルのKineticsはClose(2)【double arrow】Close(1)【double arrow】Openの速いgatingとUnavailable【double arrow】Availableの遅いtransitionの2つの独立したtransitionからなると考えられた。
3.各GTP濃度のデータに対し高速フーリエ変換を行いパワースペクトラムを加算平均しLorentzian curveでfittingを行った。Powerspectrumは2つのLorentzian curveの和でfittingできた。GTP濃度を変化させても2つのcorner frequencyに有意な変化はなかった。
4.Close(2)【double arrow】Close(1)【double arrow】Openの速いgatingの各rate constantはGTP濃度を変えても有意な変化はないが、一方Unavailable【double arrow】Availableの遅いtransitionのrate constantはGTPの濃度を上げると有意に変化した。細胞内GTP濃度とK_<ACh>チャネル活性の濃度活性曲線のHill係数は2.6で正の協同性が認められた。
5.Monodらのアロステリック理論モデルを用い濃度活性曲線のfittingを行ない、チャネルサブユニットの数が4個以上の時に良好にfittingできた。
6.以上よりClose(2)【double arrow】Close(1)【double arrow】Openの間の反応は細胞内GTP濃度とは独立しており、GTPはUnavailable【double arrow】Availableの間の反応の平衡を変化させることにより開口確率を上昇させると考えられた。GタンパクによるK_<ACh>チャネルの活性化過程はアロステリック理論モデルでうまく説明できた。

Research Products

• [Publications] Ito H,et al.: "Acetylcholine and adenosine activate G protein-gated muscarinic K^+ channels in ferret ventricular myocytes." Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. 351. 610-617 (1995)
• [Publications] Inanobe A,et al.: "Immunological and physical characterization of the brain G protein-gated muscarinic potassium channel." Biochemical and Biophysical Research Communications. 217. 1238-1244 (1995)
• [Publications] 山田充彦 他: "G蛋白質結合型内向き整流カリウムチャネルの活性調節機構." 蛋白質核酸酵素. 40. 2297-2306 (1995)