心筋の分化、成長過程における細胞内カルシウム調節機構とその異常

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12136206
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 須田 憲男 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (80201581)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 紀男 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助手 (30301534)
• Keywords: コネクチン / タイチン / クロスブリッジ / 筋長効果 / スキンドファイバー / カルシウム放出 / リアノジン受容体 / トリプシン

Research Abstract

不全心筋では長さ依存性張力発生(筋長効果またはフランクスターリング効果)が減弱することが知られている。本年は、筋長効果減弱の原因蛋白質を同定しその分子機構を明らかにするための第1歩として、太いフィラメントをZ線に連結し静止張力を担うコネクチン(タイチン)に注目し、正常心筋の筋長効果におけるコネクチンの役割について検討した。ラット右室乳頭筋をTriton X-100にて除膜処理したスキンド標本を低濃度のトリプシンで処理すると、コネクチンが選択的に分解され、サルコメア長(SL)2.0-2.4μmにおいて静止張力が低下した。トリプシン処理により、他の収縮蛋白系には影響がないことをSDS-PAGEにより確認した。トリプシン処理を行っても、筋の直径は変化せず、伸展に対して体積一定の関係が保持された。よって、筋の伸展に伴う格子間隔(太いフィラメントと細いフィラメントの間隔)の縮小は、トリプシン処理の影響を受けないことが示された。カルシウム活性化張力はSLがスラック長(1.9μm)ではトリプシン処理の影響を受けなかったが、SLが2.0-2.4μmでは顕著に低下し、長さ-張力関係の傾きが低下した。トリプシン処理標本において、短時間の収縮では、サルコメア構造に変化は観察されず、長さ-張力関係の低下はサルコメア構造の乱れによるものではないと考えられた。一方、高分子デキストランを加えると、浸透圧圧縮によって格子間隔が縮小し活性張力が上昇したが(SLは1.9μm)、トリプシン処理はこれに対し影響を与えず、クロスプリッジに対する直接的効果が無いことが示された。以上の結果から、筋長効果の約50%はコネクチンを介して発現していると推察される(残りの50%は伸展による格子間隔の縮小による)。コネクチンが伸展されることにより太いフィラメントに構造変化が起こり、その結果としてクロスプリッジの形成が促進されるのであろう。今後は肥大心や不全心筋におけるコネクチンの量的、質的変化について検討する予定である。一方、遺伝子修飾したCa放出チャネル(リアノジン受容体)の細胞内発現分布を調べるための基礎実験として、N末にGFPを融合させたリアノジン受容体を培養筋細胞に発現させたが、その機能に異常がないことから、N末へのGFP融合は発現マーカーとして有用であることが示された。来年度より、心筋分化における細胞内シグナル(カルシウムを含む)の役割について詳細に検討する予定。

Research Products

• [Publications] Suda N: "Repolarization Inhibits caffeine-Induced Ca^<2+> release In skeletal myotubes."Journal of Muscle Research Cell Motility. 21巻. 193 (2000)
• [Publications] Suda N: "Low serum promotes maturation of excitation-contraction coupling in myotubes."Pfluegers Archiv. 439巻. 555-558 (2000)
• [Publications] Lorenzon N: "N-terminal tagging of the skeletal ryanodine receptor with green fluorescent protein does not interfere with the restoration of bi-directional coupling."Archives of Biochemistry and Biophysics.. (発表予定). (2001)
• [Publications] Kajiwara H: "Effect of troponin I phosphorylation by protein kinase A on length-dependence of tension activation in skinned cardiac muscle fibers."Biochem Biophys Res Commun.. 272巻. 104-110 (2000)
• [Publications] Fukuda N: "Effect of acidosis on length dependence of tension generation in skinned cardiac muscle."Biophysical Journal. 80巻. 259a (2001)
• [Publications] 福田紀男: "心筋の長さ-張力関係のメカニズム"生物物理. 40巻. S61 (2000)