Naチャネルの細胞膜発現調節:サブユニットmRNA変動と細胞内輸送・局在化機構

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10770043
• Research Institution: 宮崎医科大学
• Principal Investigator: 柳田 俊彦 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (60295227)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 和田 明彦 宮崎医科大学, 医学部, 教授 (30131949)
• Keywords: Naチャネル / 細胞膜発現調節 / 細胞内輸送 / 培養副腎髄質細胞 / プロテインカイネースC / MAPカイネース / Caイオン / 神経保護薬

Research Abstract

Naチャネルの細胞膜発現の調節機構を解明するために、発生学的に神経堤に由来するウシ副腎髄質クロマフィン細胞を用いて、(i)細胞膜Naチャネル量を変動させる細胞内外の因子を同定し、さらに、(ii)その際のNaチャネルのサブユニットmRNAレベルの変動と細胞内輸送・局在化機構を解析し以下の結果を得た。
1. Protein kinase C(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、ブレフエルジンA(ADP ribosylation factor-1阻害薬)などを用いた。(1)PKC-αの活性化は、Naチャネルの細胞膜表面からのendocytosisを促進した。(2)PKC-εの活性化は、Naチャネルα-サブユニットmRNAレベルを低下させ、β_I-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-αおよび-εの効果は、蛋白合成に依存していた。
2. Mitogen-activated protein kinase(MAPK)による調節:培養ウシ副腎髄質クロマフィン細胞では、恒常的にMAPK(ERK1,ERK2)が活性化されており、PD98059(MAPKKの阻害剤)によってその活性化を抑制すると、細胞膜Naチャネル量が著しく増加した(12時間で、約1.5倍)。この時、Naチャネルのα-および、β_I-サブユニットmRNAレベルは不変であった。
3. 細胞内[Ca]_iによる調節:A23187(Caイオノフォア)および、タプシガルギン(小胞体Ca-ATPase阻害薬)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_I-サブユニットmRNAレベルを低下させた。2,5-di-(t-busyl)-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-methyl-6-(5-piperidinpentyloxy)pyrimidine hydrochloride]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。長期処置によって、リルゾールはNaチャネル量を変動させないが、NS-7は増加させた。

Research Products

• [Publications] Toshihiko Yanagita 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 Ca and e in cell surface expression of sodium channel subunit in neural crest-derived cells." Japanese Journal of Pharmacology. 73(Suppl.I). 96- (1998)
• [Publications] Toshihiko Yanagita et al.: "Role of mitogen activated protein kinase in the regulation of the voltage-dependent sodium channels in adrenal chromaffin cells." Japanese Journal of Pharmacology. 73(Suppl.I). 136- (1999)
• [Publications] Ryuichi Yamamoto 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] Hideyuki Kobayashi et al.: "Inhibition by riluzole and Ns-7 of voltage-dependent Na channels and catecholamine secretion in adrenal chromaffic 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)