物質のベクトル輸送を制御するCa^<2+>シグナル調節チャネル群の分子生理学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12144210
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 森 泰生 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (80212265)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹島 浩 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (70212024)
• Keywords: 遺伝子 / 細胞・組織 / 生体分子 / 生理学 / 薬理学

Research Abstract

Ca^<2+>透過型カチオンチャネルは、形質膜の膜電位調節及び、細胞内Ca^<2+>イオン濃度調節という重要な生理的役割を担う。上皮細胞系の物質ベクトル輸送におけるカチオンチャネルの位置づけを明らかにするために、その分子的実体と生理的意義の解明を行った。我々は既に、細胞酸化状態を感受し活性化開口するCa^<2+>透過型カチオンチャネルTRPM2と、細胞死との関与を明らかにしてきた。今回、Phosphatidyl Inositol (PI)応答と連関して活性化開口する、TRPC1-7の活性制御にも、活性酸素種による酸化が重要であることを見い出した。このTRPチャネルと活性酸素種との機能的協関は、Ca^<2+>シグナル及び膜電位変化が、酸化ストレスに対する生体応答制御の重要な基盤であることを示唆する。さらに、TRPチャネル群が、細胞の増殖や死/生存に深く関与していることを示する。
TRPC1がストア依存性Ca^<2+>流入を担うチャネルの一部を形成するだけではなく、IP_3受容体の活性を制御し、小胞体-形質膜のカップリングを増進する役割を担うことを、既に明らかにしている。今回、フォスフォリパーゼ(PLC)γ2欠損細胞において、ストア依存性Ca^<2+>流入が減弱していることを見出した。新規IP_3センサーにより、細胞内IP_3濃度を測定したところ、ストア依存性Ca^<2+>流入によるPLCγ2活性化とIP_3産生が観察された。PLCγ2とCa^<2+>チャネルとの間のこのようなカップリングは、TRPC3を介したものであることが明らかになった。以上の実験より、PLCとTRPチャネルが中心とした、PI応答/Ca^<2+>シグナルにおける協調(coordination)機構が明らかになった。(森)
興奮性細胞における脱分極から細胞内Ca^<2+>濃度上昇へのシグナル変換反応は、細胞膜上の電位依存性Ca^<2+>チャネルと細胞内ストア上のCa^<2+>放出チャネルの機能共役により成立する。両チャネルの共役の場である細胞膜とストア膜による結合膜構造とCa^<2+>シグナリングに注目した研究を遂行している。結合膜構造に必須の分子として新規膜蛋白質であるジャンクトフィリン(JP)には興奮性細胞群に分布するJP-1〜3のサブタイプがある。今年度の研究遂行により、中枢系神経細胞に分布するJP-3の欠損マウスは運動協調性が低下すること、心筋細胞に容量依存性Ca2+流入機構が存在することなどが明らかにされた。(竹島)

Research Products

• [Publications] Yasuda M, Shimizu S, Ohinata K, Naito S, Tokuyama S. Mori Y, Kiuchi Y, Yamamoto T: "The differential roles of intercellular adhesion molecule-1 and E-selectin in polymorphonuclear leukocyte-induced angiogenesis"Am.J.Physiol.(Cell Physiol.). 282. C917-C925 (2002)
• [Publications] Morii T, Sugimoto K, Makino K, Otsuka M, Imoto K, Mori Y: "A new fluoresent biosensor for inositol trisphosphate"J.Am.Chem.Soc.. 124. 1138-1139 (2002)
• [Publications] Mori Y, Wakamori M, Miyakawa T, Hermosura M, Hara Y, Nishida M, Hirose K, Mizushima A, Okada T, Kurosaki M, Mori E, Gotoh K, Fleig A, Penner R, Iino M, Kurosaki T: "TRP1 regulates capacitative Ca^<2+> entry and Ca^<2+> release from endoplasmic reticulum in B lymphocytes"J.Exp.Med.. 195. 673-681 (2002)
• [Publications] Shimizu S, Shiota K, Yamamoto S, Miyasaka Y, Ishii M, Watabe T, Nishida M, Mori Y, Yamamoto T, Kiuchi Y: "Hydrogen peroxide stimulates tetrahydrobiopterin synthesis through the induction of GTP-cyclohydrolase I and increases nitric oxide synthase activity in vascular endothelial cells"Free Rad.Biol.Med.. (in press).
• [Publications] Montell C, Birnbaumer L, Flokerzi V, Bindels RJ, Bruford EA, Caterina MJ, Clapham DE, Harteneck C, Heller S, Julius D, Mori Y, Penner R, Prawitte D, Scharenberg AM, Schultz G, Shimizu N, Zhu MX: "A unified nomenclature for the superfamily of TRP cation channels"Mol.Cell. 9. 229-231 (2002)
• [Publications] Inoue R, Mori Y: "Molecular candidates for capacitative and non-capacitative Ca^<2+> entry in srmuscle. In "Role of the Sarcoplasmic Reticulum in Smooth Muscle""Novartis Foundation Symposium Volume 246 (ed.Eisner D, Wiley and Sons Ltd., Chichester, UK). 246. 81-90 (2002)
• [Publications] Inoue R, Mori Y: "New target molecules in the drug control of blood pressure and circulation"Current Drug Targets-Cardiovascular & Hematological Disorders. (in press).
• [Publications] Inoue R, Hanano T, Shi J, Mori Y, Ito Y: "TRP proteins as a novel non-voltage Ca^<2+> entry channel involved in diverse pathophysiological function"J.Pharmacol.Sci.. (in press).
• [Publications] Nishi, M., Hashimoto, K., Kuriyama, K., Komazaki, S., Kano, M., Shibata, S., Takesjima, H.: "Motor discoordination in mutant mice lacking junctophilin type 3"Biochem.Biophys.Pes.Commun.. 292. 318-324 (2002)
• [Publications] Uehara, A., YasuKouchi, M., Imanaga, I., Nishi, M., Takeshima, H.: "Store-operated Ca^<2+> entry irrelevant to Ca^<2+> release channel and junctional membrane complex in heart muscle cells"Cell Calcium. 31. 89-96 (2002)
• [Publications] Pan, Z., Yang, D., Nagargj, R.J., Nosek, T.A., Nishi, M., Takeshima, H., Cheng, H., Ma, J.: "Dysfunction of store-operated Ca^<2+> channel in muscle cells lacking mg29 gene"Nature Cell Biol.. 4. 379-383 (2002)
• [Publications] Komazaki, S., Ito, K., Takeshima, H., Nakamura, H.: "Deficiency of triad formation in developing skeletal muscle cells lacking junctophilin type 1"FEBS Lett.. 524. 225-229 (2002)
• [Publications] 井上隆司, 伊東祐之, 森泰生: "標的蛋白質からみた創薬-急速に拡大するTRP蛋白質ファミリーとしい創薬の可能性(The TRP proteins, a rapidly expanding Ca^<2+> entry channel family and a new molecular target for drug development)"日本臨床. 60. 18-24 (2002)
• [Publications] 原雄二, 森泰生: "TRPチャネル"医学のあゆみ(イオンチャネルの最前線). 201. 999-103 (2002)
• [Publications] 原雄二, 森泰生: "TRP:外的環境を感知し、生体の恒常性を維持するイオンチャネル"ファルマシア. (in press).
• [Publications] 森泰生: "TRP(transient receptor potential)チャネル"生化学. (in press).
• [Publications] 西田基宏, 原雄二, 井上隆司, 森泰生: "TRPチャネルを中心としたシグナル複合体形成と細胞の増殖・死の制御"日本薬理学雑誌. (in press).