2020 Fiscal Year Annual Research Report
Potential link between Ca2+-activated cation TRPM4 channels and Ist in cardiac pacemaker cells
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17K08537
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
豊田 太 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (90324574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 博 滋賀医科大学, 医学部, 理事 (60238962)
林 維光 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (80242973)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イオンチャネル / 心筋 / パッチクランプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓の拍動リズムの形成を担う持続性内向き電流（Ist）は、洞房結節で特異的に観察されるNaイオン電流である。我々は、この電気現象がL型カルシウムチャネル（Cav1.3）により引き起こされることを明らかにしているが、Cav1.3がナトリウム電流を発生させる機構は依然として不明である。そこで我々は、Cav1.3とTRPM4カチオンチャネルとが機能連関することでIstを発生させる可能性を検証してきた。しかしながら、TRPM4ノックアウトマウスにおいてもIstが観察されたことで本仮説は否定された。そこで、本研究課題の最終年度は、Cav1.3そのものがナトリウム電流を発生させるという新しい作業仮説を立て、Cav1.3のイオン選択性を実験と理論で再検証を始めた。
Cav1.3を異種性に発現したHEK細胞にパッチクランプ法を適用し、細胞外Ca濃度変化に対するCav1.3のNa透過性の変化を定量的に測定した。また、カルシウムチャネルの古典的透過モデルを用いてCav1.3のNaイオンとCaイオンの競合的透過性を検証した。コンピューターシミュレーション実験の結果、パッチクランプ実験で得られたCav1.3のイオン透過性を一元的なモデルで説明することは困難でありることが判明し、イオン選択性が異なる２つ以上のチャネル分画（モード）が存在する可能性が示唆された。また、これらのモード間の遷移は細胞外Ca濃度に依存して起こると考えられた。このようなCav1.3の特異なイオン選択機構を明らかにすることはIstを説明する上で重要であり、今後の研究のひとつの課題として取り組む価値があると判断した。
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