2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of the voltage dependence of Gq coupled receptors
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26460307
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
立山 充博 生理学研究所, 分子細胞生理研究領域, 准教授 (30276472)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | Gタンパク質共役型受容体 / 膜電位依存性 / FRET |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はGq共役型受容体の膜電位依存性の解明を目的としている。そのためには、異なる膜電位に保持した状態での受容体の機能解析が必要となる。我々は、2ポアカリウムチャネルの一種であるKCNK13チャネルがGq共役型受容体により活性化される点に着目し、複数のGq共役型受容体によるKCNK13チャネル電流増加作用について解析を行った。電位依存性が確認されているムスカリン性アセチルコリン受容体M1Rでは、膜電位を0 mVに保持したときの方が -80 mVに保持したときより作用薬に対する高い感受性を示した。一方、アドレナリン受容体α1-ARやセロトニン受容体5-HT2ARでは、膜電位に依存した作用薬感受性の変化はみられなかった。さらに、代謝型プリン受容体であるヒトP2Y1Rを試したところ、低濃度の作用薬で電流増加、高濃度の作用薬で電流減少という二相性の濃度作用曲線が得られた。この濃度作用曲線は、膜電位を脱分極に保持すると低濃度側にシフトしたことから、P2Y1Rが膜電位依存性を有することが示唆された。
P2Y1Rシグナリングの膜電位依存性を調べるために、受容体とGqタンパク質の会合をFRET効率の変化でとらえる実験を異なる膜電位固定下で行ったところ、-80mVと+40mVでのEC50には2倍程度の差があることが明らかとなった。EC50の差は、作用薬をATPや2MeSADPでも観察された。
さらに、受容体の膜貫通部位に位置する荷電性アミノ酸残基に家電を変化させる変異体を複数作成し機能解析を行ったところ、作用薬への感受性を消失させずに、膜電位依存性を消失させる変異体を見出した。これらの結果は、該当するアミノ酸残基がP2Y1Rの膜電位依存性に大きく寄与することを示すものと考えられた。
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