2003 Fiscal Year Annual Research Report
G蛋白質制御カリウムチャネルの機能および位置制御の分子機構
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15209008
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
倉智 嘉久 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (30142011)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石井 優 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10324758)
日比野 浩 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (70314317)
山田 充彦 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (10263237)
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| Keywords | G蛋白質制御カリウムチャネル / RGS蛋白質 / PDZ蛋白質 / カルモデュリン / FRET |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、G蛋白質制御カリウムチャネル(以下K_G)の生理的機能を支える細胞内メカニズムを分子構造レベルで、しかも動的に明らかにすることである。最近、研究代表者らはK_GチャネルシステムがRGS(regulator of G protein signaling)蛋白質とよばれるG蛋白質シグナルの調節因子により時間的・空間的制御を受け、種々の生理機能を果たしていることを見い出してきた。RGS蛋白質は三量体G蛋白質のαサブユニット上のGTPをGDPに加水分解する反応を促進する作用をもつため、RGS蛋白質が作用するとG蛋白質サイクルは抑制され、K_Gチャネル活性は低下する。研究代表者らは細胞膜脱分極(細胞内Ca^<2+>の局所的上昇)がCaMを介してRGS蛋白質を活性化しG蛋白質サイクルを負に調節し脱分極電位でのKGチャネルの開口確率の減少(relaxationゲート動態の出現)を誘起することを明らかしている。さらにその分子メカニズムとしてRGS蛋白質が基底状態ではホスホリン脂質の一種である、ホスファチディルイノシトール3リン酸(PIP_3)によって抑制され、逆にカルモデュリン(CaM)がカルシウム依存性にPIP_3による抑制を脱抑制する調節機構があることを明らかにした。さらに研究代表者らは、ホスホリン脂質やCaMが如何にしてRGS蛋白質の機能を調節するかを明らかにするため、RGS蛋白質を発現・精製しホスホリン脂質との結合およびそれらに対するCaMの効果について検討し、CaMはカルシウム依存性にRGS蛋白質に結合し、PIP_3とRGS蛋白質の結合を解離させることが分かった。またPIP_3およびCaMとの結合はいずれもRGSドメイン上の塩基性アミノ酸残基クラスター上で行われていることが分かった。さらに最近、研究代表者らはFRETを用いてCaM/RGS相互作用を生体内で可視化することに成功しつつある。これらの研究によりK_Gチャネル・RGS蛋白質などの膜蛋白質の分子機能・位置制御の時間的・空間的調節機構の基本原理を明らかにすることができると考えている。(768字)
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[Publications] Ishii, M., Kurachi, Y.: "Assay of RGS protein modulation by phosphatidylinositides and calmodulin"Methods in Enzymology. (in press). (2004)
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[Publications] Yamada, M., Kurachi, Y.: "The nucleotide-binding domains of sulfonylurea receptor 2A and 2B play different functional roles in nicorandil induced activation of ATP-sensitive K^+ channels"Molecular pharmacology. (in press). (2004)
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[Publications] Kurachi, Y., Ishii, M.: "Cell signal control of the G protein-gated potassium channel and its subcellular localization"The Journal of Physiology. 554・2. 285-294 (2004)
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[Publications] Hibino, H. et al.: "Expression of an inwardly rectifying K^+ channel, Kir5.1, in specific types of fibrocytes in the cochlear lateral wall suggests its functional importance in the establishment of endocochlear potential"European Journal of Neuroscience. 19・1. 76-84 (2004)
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[Publications] Ishii, M., Kurachi, Y.: "Physiological actions of regulators of G-protein signaling (RGS) proteins"Life Science. 74・2-3. 163-171 (2003)
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[Publications] Ishii, M. et al.: "Differential expression and distribution of Kir5.1 and Kir4.1 inwardly rectifying K^+ channels in retina"American Journal of Physiology : Cell Physiology. 285・2. C260-C267 (2003)
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[Publications] Ishii, M., Kurachi, Y.: "Encyclopedia of Endocrine Diseases"G protein and Effectors. (2004)
