カルシウムチャネルサブユニット欠損マウスの作製とその機能解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09044351
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 井本 敬二 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (00176512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BEAM Kurt G. コロラド州立大学, 解剖・神経生物学教室, 教授 ; SCHWARTZ Arn シンシナティ大学, 分子薬理研究所, 所長 ; 若森 実 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (50222401) ; 中井 淳一 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (80237198) ; 森 泰生 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (80212265)
• Keywords: カルシウムチャネル / ジーンターゲティング / 神経伝導 / 神経伝達 / 活動電位

Research Abstract

電位依存性Ca^<2+>チャネルP/Q型のチャネル形成サブユニットα_<1A>(或いはBI)遺伝子の変異である、totterimg(tg)、及びleaner(tg-la)(欠神性小発作或いは強い運動失調が特徴的)が引き起こす、P/Q型電流の直接の機能異常を検討した。パッチクランプ法による急性単離プルキンエ細胞におけるP/Q型Ca^<2+>チャネル、及びBHK細胞に組み換え発現させた両変異体P/Q型チャネルを解析し、野性型の性質との比較をしたところ、2つの変異のうちでは強い行動異常を示すtg-laの方がより強く、P/Q型Ca^<2+>電流の電流密度減少や不活性化の変化を及ぼすことが明らかになった。これらのことは、α_<1A>遺伝子に起因するヒト遺伝性神経疾患の発症機序を明らかにする上で、非常に重要な知見である。
また、同じく欠神性小発作或いは運動失調症状を示すstargazerマウスが新規γサブユニット(γ_2)に欠損変異を有することが明らかになった。更には、GTP結合(G)蛋白質による電位依存性Ca^<2+>チャネル活性抑制の分子的機序の検討を行ったところ、Gβγがα_<1B>(N型)及びα_<1A>(P/Q型)の繰り返し単位1-II loopに、GαがC末端に結合することが明らかになった。さらには、骨格筋における興奮収縮連関を司る、L型Ca^<2+>チャネル(ジヒドロビリジン受容体)とカルシウム放出チャネル(リアノジン受容体)との相互作用に重要な領域をそれぞれの1次構造上に決定した。これらの知見は種々の変異体における機能異常を理解する上で非常に重要である。
さらには、受容体Ca^<2+>チャネルを形成する新規のTRP5のcDNAをマウス脳より単離した。TRP5はHEK細胞内在性のG蛋白質共役型ATP受容体の刺激によって、Ca^<2+>ストアの枯渇とは無関係に開口する、Ca^<2+>チャネルであることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Okada T: "Molecular cloning and functional characterization of a novel receptor-activated TRP Ca^<2+> channel from mouse brain." J Biol Chem. 273. 10279-10287 (1998)
• [Publications] Wakamori M: "Halothane increases open probability of glycine-activated channel current in rat central neurones." Br J Anaesth. 80. 840-842 (1998)
• [Publications] Nakai J: "Two regions of the ryanodine receptor involved in coupling with L-type Ca^<2+> channels." J Biol Chem. 273. 13403-13406 (1998)
• [Publications] Furukawa T: "Differential interactions of the C terminus and the cytoplasmic I-II loop of neuronal Ca^<2+> channels with G-protein α and β γ subunits. I. molecular determination." J Biol Chem. 273. 17585-17594 (1998)
• [Publications] Furukawa T: "Differential interactions of the C terminus and the cytoplasmic I-II loop of neuronal Ca^<2+> channels with G-protein α and β γ subunits. I. Evidence for direct binding." J Biol Chem. 273. 17595-17603 (1998)
• [Publications] Yamazaki K: "Genetic mapping of mouse transient receptor potential (Trrp) genes responsible for capacitative calcium entry channels to chromosomes 3,7,9,and X." Genomics. 51. 303-305 (1998)
• [Publications] Letts VA: "The mouse stargaver gene encodes a neuronal Ca^<2+> channel γ subunit." Nature Genetics. 19. 340-347 (1998)
• [Publications] Nakai J: "Localization in the II-III loop of the dihydropyridine receptor of a sequence critical for excitation-contraction coupling." J Biol Chem. 273. 24983-24986 (1998)
• [Publications] Wakamori M: "Single tottering mutations responsible for the neuropathic phenotype of the P-type calcium channel." J Biol Chem. 273. 34857-34867 (1998)
• [Publications] Kobayashi T: "Ca^<2+> channel antagonists and neuroprotection from cerebral ischemia." Eur J Pharmacol. 363. 1-15 (1998)
• [Publications] 森 泰生: "Ca^<2+>チャネルの構造・機能とその病態" Mebio. 15巻・6号. 44-53 (1998)
• [Publications] 森 泰生: "受容体活性化されるCa^<2+>流入機構 容量性Ca^<2+>流入とTRP蛋白質" 蛋白質核酸酵素. 14. 1567-1578 (1998)
• [Publications] T.Kusukawa, M.Fujita: "“Ship-in-a-Bottle" Formation of Stable Hydrophobic Dimers of cis-Azobenzene and -Stibene Derivatives in a Self-Assembled Coordination Nanocage" J.Am.Chem.Soc.121・6. 1397-1398 (1999)
• [Publications] 久野 宗: "岩波講座 現代医学の基礎 第6巻 脳・神経の科学Iニューロン" 岩波書店, 188 (1998)
• [Publications] 金子章道: "脳と神経:分子神経生物科学入門" 共立出版, 363 (1999)