Na^+/Ca^<2+>交換輸送蛋白の作用機序と細胞生理における役割の検討

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10470013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 重川 宗一 国立循環器病センター研究所, 循環分子生理部, 部長 (00113738)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩本 隆宏 国立循環器病センター研究所, 循環分子生理部, 室員 (20300973) ; 若林 繁夫 国立循環器病センター研究所, 循環分子生理部, 室長 (70158583)
• Keywords: Na^+ / Ca^<2+>交換輸送体 / Na^+ / Ca^<2+>交換阻害薬 / Ca^<2+>シグナリング

Research Abstract

1) 心筋および平滑筋細胞に発現するNa^+/Ca^<2+>交換輸送体(NCX1)の特異的阻害剤として開発したisothiourea誘導体が、神経組織などに発現するNa^+/Ca^<2+>交換輸送体の他の分子種(NCX2およびNCX3)にどのような作用を及ぼすか各分子種cDNAをCCL39細胞に発現させて検討したところ、3種のアイソフォームの輸送基質イオン(Ca^<2+>、Na^+)に対する親和性は同じであるが、阻害薬などの効果には差異が存在した。阻害薬はNCX3をNCX1、NCX2よりも約3倍強く阻害し、一方、金属イオン阻害剤であるNi^<2+>、Co^<2+>などは、NCX3よりもNCX1、NCX2を約10倍強く阻害した。そこで、NCX1とNCX3のキメラ交換体を作成し、isothiourea阻害薬およびNi^<2+>を認識する作用部位を明らかにし、これらの機能的な差異に関わるアミノ酸を同定した。2)Na^+/Ca^<2+>交換輸送系の生理機能を詳しく検討する最初の試みとして、この輸送体cDNAを人工的に高発現させた細胞におけるCa^<2+> handlingと細胞機能変化を検討した。Fluorescence confocal Ca^<2+> imagingをおこなってトロンビン刺激による細胞内Ca^<2+>濃度変化を調べたところ、この細胞では細胞質周辺部のCa^<2+>濃度上昇はほぼ完全に阻害されており、また、Ca^<2+>依存性細胞膜反応(Ca^<2+>-activated K^+ channelsおよびNa^+/H^+ exchangerの細胞内Ca^<2+>による活性化)は抑制されていた。また、この細胞のインテグリンを介する細胞接着が有意に遅延しており、この反応がCa^<2+>制御を受けることが新たに明らかになった。一方、この細胞のCa^<2+>細胞内ストアCa^<2+>含量、ER膜と形質膜Ca^<2+>ポンプ量および細胞の増殖反応にはコントロールとの差異を認めず、この細胞モデルでは、細胞膜近傍のCa^<2+>シグナリングが特異的に阻害されていると推定された。

Research Products

• [Publications] Iwamoto,T.: "Differental inhibition of Na^+/Ca^<2+> exchanger isoforms by divalent cationo and isotluourea derivative." Am.J.Physiol.275. C┣D2423┫D2-C┣D2430┫D2 (1998)
• [Publications] Iwamoto,T.: "Na^+/Ca^<2+> exchanger overexpression impairs calcium signaling in fibribbsts:Inhibition of 〔Ca^<2+>〕rise at cell periphery and retardation of cell adhesion." Eur.J.Cell Biol. 76. 228-236 (1998)
• [Publications] Iwamoto,T.: "Protein kinase C-dependent regulation of Na^+/Ca^<2+> exchanger isoforms NCX1 and NCX3 does not require their direct phosphorylation" Biochemistry. 49. 17230-17238 (1998)
• [Publications] Ikeda,T.: "Overexpression of the Na^+/Ca^<2+> exchanger reveals a critical role of Ca^<2+> in growth factor-induced activation of the Na^+/H^+ exchanger(NHE1)" Am.J.Physiol. 274. C┣D21537┫D2-C┣D21544┫D2 (1998)
• [Publications] Yoshida,T: "Bi-directional signaling between sarcoglycans and integrin adhesion system in cultured L6 myocytes" J.Biol.Chem.273. 1583-1590 (1998)
• [Publications] Iwata,Y: "α1-Syntrophin has distinct binding sites for actin and Calmodulin" FEBS Lett. 423. 173-177 (1998)
• [Publications] Shigekawa,M: "Protection Against Ischemia/Reperfusion Damage of the Heart (Abiko,Y.and Kormagyn,M.,eds.)" Springer-Verlag,Tokyo, 3-21 (1998)
• [Publications] Ikeda,T.: "The Ischemic Heart (Ed by Mochizuki,N.et al.)" Kluwer Publishers,Boston, 189-197 (1998)