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2023 Fiscal Year Research-status Report

Regulation of anesthetic efficacy through GABA-A R phosphorilation

Research Project

Project/Area Number 21K08941
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

上野 伸哉  弘前大学, 医学研究科, 教授 (00312158)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古川 智範  弘前大学, 医学研究科, 助教 (60402369)
櫛方 哲也  弘前大学, 医学研究科, 准教授 (80250603)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2026-03-31
KeywordsGABA-A受容体 / トラフィッキング / 麻酔薬作用
Outline of Annual Research Achievements

リン酸化配列部分のGABA-A受容体トラフィッキングへの作用を電気生理学的および組織学的手法を用いた解析を継続した。S408/9E変異beta3サブユニットを野生型alpha、gammaサブユニットと組み合わせても、機能的なチャネル発現は得られず、GABA応答は見られなかった。一方S408/9A変異では機能的チャネルは発現したが、その濃度反応曲線は左側にシフトした。リン酸化部位の変異は、トラフィッキングだけでなく、チャネルの性質にも影響することが明らかとなった
リン酸化部位変異導入した受容体発現細胞と野生型受容体発現細胞の、それぞれに免疫沈降を適用し、新たなトラフィッキング制御タンパク質候補の同定を行った。免疫沈降によって見られた特異的バンドの質量分析を行い、そのタンパク質が14-3-3σであることを同定した。さらに14-3-3σタンパク質が野生型beta3サブユニットおよびリン酸化部位への変異導入(S408/9A とS408/9Eの2種)beta3サブユニットと結合能の有無を免疫沈降法により解析した。野生型beta3サブユニットには結合するが、リン酸化部位に変異導入したbeta3サブユニットとは結合しないことが示唆された。
さらにこの同定したタンパク質が、GABA-A受容体トラフィッキングへの影響をsiRNAを用い、機能解析を行った。si14-3-3σによる14-3-3σノックダウンにより、GABA-A受容体beta3サブユニットの細胞内分布を免疫組織学的に解析した。14-3-3σノックダウンにより細胞膜のbeta3サブユニットの染色性が減弱し、Western blotによっても、タンパク質レベルでの減弱が見られた。以上の結果から14-3-3σは、GABA-A受容体beta3サブユニットと相互作用し、膜へのGABA-A受容体トラフィッキングを制御することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

1)リン酸化配列部分のGABA-A受容体のトラフィッキングへの作用を電気生理学的および組織学的手法を用いた解析により、トラフィッキングのみならず、チャネル性質への効果も明らかにした。
2)リン酸化部位に変異導入したbeta3サブユニットと野生型のbeta3サブユニットの発現細胞を用い、免疫沈降によって新たなトラフィッキング制御タンパク質候補を明らかとし、質量分析によりそのタンパク質を同定した。
3) 2)で同定したトラフィッキング制御タンパク質の機能解析、実際にGABA-A受容体に結合すること、GABA-A受容体が細胞内から細胞膜へトラフィッキングの過程で制御することを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

1)リン酸化部位に変異を導入したGABA-A受容体の麻酔薬の感受性への影響を解析する。
2)同定したタンパク質がGABA-A受容体に結合することを確認したので、次に膜への移行メカニズム解明にむけて免疫沈降等の解析を加える。
3)GABA-A受容体のトラフィッキングに関与する部位としてパルミトイル化部位などのリン酸化部位以外の可能性を探る。

  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Benzodiazepine-induced cell growth inhibition via GABAA receptor- and TSPO- independent pathway2024

    • Author(s)
      Shimoyama S, Furukawa T and Ueno S
    • Journal Title

      Hirosaki Med. J,

      Volume: 74 Pages: 52-60

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sex-related differences in the effect of exercise on protein profiles of serum in mice2024

    • Author(s)
      Furukawa T, Shimoyama S, Kobayashi A, Tatara Y, Nikaido Y and Ueno S
    • Journal Title

      Hirosaki Med. J,

      Volume: 74 Pages: 40-51

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The modulation of functional and trafficking properties of GABAA receptor by phosphorylation of β3 subunit.2024

    • Author(s)
      Kobayasi A, Furukawa T, Shimoyama S, Hatakeyama S and Ueno S
    • Organizer
      第101回日本生理学会 小倉
  • [Presentation] Palmitoylation regulates GABAA receptor distribution and function2023

    • Author(s)
      Majima N, Shimoyama S, Furukawa T and Ueno S
    • Organizer
      The 46th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, Sendai, Miyagi, Japan,
  • [Presentation] Attempt to Develop Therapeutic Drug for Autism by Targeting IGF-1: Exploration of Small Compounds for IGF-1 Gene Expression2023

    • Author(s)
      Nakamura K, Shimoyama S, Sakamoto Y, Furukawa T, Hasegawa A, Shimizu R, Kojima H and Ueno S
    • Organizer
      62nd Annual Meeting of the American College of Neuropsychopharmacology, Tampa, Florida, USA
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] IGF-1を標的とした自閉スペクトラム症治療薬の探索2023

    • Author(s)
      下山修司、古川智範、坂本由唯、上野伸哉、中村和彦
    • Organizer
      第161回弘前医学会例会
  • [Presentation] Sex-related differences in the effect of exercise on protein profiles of serum2023

    • Author(s)
      Furukawa T, Shimoyama S and Ueno S
    • Organizer
      The 46th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, Sendai, Miyagi, Japan

URL: 

Published: 2024-12-25  

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