2000 Fiscal Year Annual Research Report
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
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10470013
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| Research Institution | National Cardiovascular Center Research Institute |
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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)
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| 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)
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| 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 |
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| Research Abstract |
これまでの研究で、Na^+/Ca^<2+>交換輸送体分子の膜ドメインは、9回膜貫通構造をとり、そのN端半分およびC端半分には進化的に保存された40数個ずつのアミノ酸からなる分子内リピート構造(α-1、α-2repeats)があり、この配列の膜貫通セグメントをつなぐループは、それぞれ細胞外側及び細胞内側から膜内に貫入するre-entrant membrane loopを形成して立体的には"砂時計"様のユニークな構造をとるらしいこと、さらには、この部分には、Ca^<2+>などの輸送イオン、Ni^<2+>などの阻害イオン、activatorであるLi^+などの親和性を大きく変えるアミノ酸が存在することを示し、これらの部分がこの輸送体のイオン輸送通路を形成する可能性が高いことを示した。今年度は、我々が以前報告したこの輸送体の特異的阻害薬KB-R7943の作用部位に関する研究を行った。まず、阻害薬感受性の異なるI型(NCX1)およびIII型(NCX3)輸送体のキメラ輸送体を用いて、阻害薬感受性は、α-2repeatがいずれのNCX由来であるかにより決定されることを明らかにした。ついで、cysteine-scanning mutagenesis技術を用いて、α-2 repeatの1個のアミノ酸(Gly-833)の変異により、薬剤感受性が30倍以上減弱することを明らかにした。また、whole-cell patch clamp法を用いて、この薬剤が細胞内または細胞外どちらから作用するか検討し、この薬剤は細胞外からのみ有効であることを示した。以上の結果は、re-entrant membrane loopを形成するα-2repeatループ部分にあるGly-833が薬剤の結合サイトである可能性を示唆する。Gly-833は細胞内からアクセス出来るので、輸送体のこの部分はイオン輸送中細胞外に露出されるのかも知れない。
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[Publications] Pan,Y.: "Physiological significance of the intracellular Ca^<2+>-or Na^+-dependent regulation of activity of the Na^+/Ca^<2+> exchanger NCX1."Am.J.Physiol.. 279. C393-C402 (2000)
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[Publications] Iwamoto,T.: "The Na^+/Ca^<2+> exchanger NCX1 has oppositely oriented reentrant loop domains that contain conserved aspartic acids whose mutation alters its apparent Ca^<2+> affinity"J.Biol.Chem.. 275. 38571-38580 (2000)
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[Publications] Wakimoto K.: "Targeted disruption of Na^+/Ca^<2+> exchanger gene leads to cardiomyocyte apoptosis and defects in heartbeat."J.Biol.Chem.. 275. 36991-36998 (2000)
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[Publications] Tashiro,M.: "Transport of magnesium by two isoforms of the Na^+/Ca^<2+> exchanger expressed in CCL39 fibroblasts."Pflugers Arch. 440. 819-827 (2000)
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[Publications] Wakabayashi,S.: "A novel topolagy model of the human Na^+/H^+ exchanger NHE1."J.Biol.Chem.. 275. 7942-7949 (2000)
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[Publications] Kobayashi,Y.: "Lithium activates the Na^+/H^+ exchanger : Isoform specificity and inhibition by genistein."Pflugers Arch.. 439. 455-462 (2000)
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[Publications] Shigekawa M.: "Na^+/Ca^<2+> exchanger : molecular and Pharmacological aspects. In Control and Diseases of sodium Dependent Transport Proteins and Ion Channels (Ed by Suketa,Y.et al.)."Elsevier Science B.V.,Amsterdam.. 73-76 (2000)
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[Publications] Twamoto,T.: "Protein kinase c-dependent regulation of Na^+/Ca^<2+> exchanger, In Control and Disease of Sodium Dependent Transport Proteins and Ion Channels (Ed by Suketa,Y. et al)"Elsevier Science B.V.,Amsterdam. 91-92 (2000)
