細胞膜Naチャネル発現調節の細胞内機序:そのサブユニットmRNA変動と細胞内輸送

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09670097
• Research Institution: Miyazaki Medical College
• Principal Investigator: 和田 明彦 宮崎医科大学, 医学部, 教授 (30131949)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳田 俊彦 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (60295227) ; 山本 隆一 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (10094111) ; 小林 英幸 宮崎医科大学, 医学部, 助教授 (40148953)
• Keywords: Sodium channels / Up-and down-regulation / Gene expression / Northern blot / Western blot / Protein kinases / Calcium / Neuroprotective drugs

Research Abstract

ウシ副腎髄質クロマフィン細胞(発生学的に神経堤に由来する)の培養系において、細胞表面^3H-サキシトキシン結合実験、細胞内への^<22>Na流入のアロステリック調節、ウエスタン・ブロット、ノーザン・ブロット、nuclear run-on assay、細胞内[Ca]i測定により、細胞膜Naチャネル量とその機能、Naチャネルα-およびβ_1-サブユニットmRNAレベルを変動させる機序を解析した。
1. C-カイネース(PKC)による調節:チメレアトキシン(conventional PKCの活性薬)、Go6976(conventional PKCの阻害薬)、フォルボールエステル、ブレフェルジンA(ADP ribosylation factor-1阻害薬)などを用いた。(1)PKC-αの細胞質から膜分画への移行は、Naチャネルの細胞膜表面からのendocytosisを促進した。(2)PKC-εの膜分画への移行は、Naチャネルα-サブユニットmRNAレベルを低下させ、その後,β_1-サブユニットmRNAレベルを上昇させた。(3)α-サブユニットmRNAレベルの低下は、その遺伝子転写率の低下によるものではなく、mRNA崩壊率の亢進に由来した。(4)PKC-εの効果は、蛋白合成に依存していた。
2. A-カイネースによる調節:蛋白合成を介して細胞膜Naチャネル量を増加させたが、Naチャネルα-およびβ_1-サブユニットmRNAレベルには影響を与えなかった。新たに発現したNaチャネルも、native Naチャネルと同一のアロステリック開孔機構を示した。
3. 細胞内[Ca]_iによる調節:小胞体Ca-ATPase阻害薬タプシガルギンによる[Ca]_iの持続的上昇は、細胞膜Naチャネル量、α-およびβ_1-サブユニットmRNAレベルを低下させた。2.5-di-(t-butyl)-1,4-benzohydroquinone(DBHQ)による一過性[Ca]_i上昇は、効果がなかった。
4. 神経保護薬による調節:リルゾール、NS-7[4-(4-fluorophenyl)-2-methy1-6(5-piperidinopentyloxy)pyrimidinehydrochloride]は、Naチャネルα-サブユニットのドメインIトランスメンブレン・セグメント6に結合し,Naチャネル開孔を阻害し、その結果、Caチャネル開孔、カテコールアミン分泌を低下させた。Naチャネル量を変動させるか検討中である。

Research Products

• [Publications] Ryuichi Yamamoto et al.: "Up-regulation of sodium channel subunit mRNAs and their cell surface expression by antiepileptic valproic acid:activation of calcium channel and catecholamine secretion in adrenal chromaffin cells." Journal of Neurochemistry. 68・4. 1655-1662 (1997)
• [Publications] Akihiko Wada et al.: "Selective inhibition by riluzole of voltage-dependent sodium channels and catecholamine secretion in adrenal chromaffin cells." Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. 357・5. 526-531 (1998)
• [Publications] Toshihiko Yanagita et al.: "Novel role of protein kinase C α and ε in cell surface expression of sodium channel subunit in neural crest-derived cells." Japanese Journal of Pharmacology. 73(Suppl.I). 96 (1998)
• [Publications] Hideyuki Kobayashi et al.: "Down-regulation of voltage-dependent Na^+ channels by [Ca^<2+>]_i in cultured bovine adrenal chromaffin cells." Japanese Journal of Pharmacology. 76(Suppl.I). 206 (1998)
• [Publications] Toshihiko Yanagita et al.: "Role of mitogen activated protein kinase C in the regulation of the voltage-dependent sodium channels in adrenal chromaffin cells." Japanese Journal of Pharmacology. 79(Suppl.I). 136 (1999)
• [Publications] Hideyuki Kobayashi et al.: "Inhibition by riluzole and NS-7 of voltage-dependent Na channels and catecholamine secretion in adrenal chromaffin cells." Japanese Journal of Pharmacology. 79(Suppl.I). 138 (1999)
• [Publications] Akihiko Wada et al.: "Modulation of voltage-dependent sodium channel subunit mRNAs and their cell surface expression by extra- and intra-cellular signals. The adrenal chromaffin cells : archetype and exempler of cellular signalling in secretory control." Hokkaido University Press, 394 (1998)