細胞膜を介するシグナル転換

• 研究課題/領域番号: 01045035
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 大学協力
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 江橋 節郎 岡崎国立共同研究機構, 機構長 (10009863)
• 研究分担者: 王 文ぴん 中国科学院, 上海生理研究所, 技官 ; 楊 又山 中国科学院, 上海生理研究所, 助手 ; 小原 正裕 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 技官 ; 施 玉梁 中国科学院, 上海生理研究所, 助教授 ; 吉 永華 中国科学院, 上海生理研究所, 助手 ; 楊 雄理 中国科学院, 上海生理研究所, 所長 ; 朱 培ほん 中国科学院, 上海生理研究所, 助教授 ; 陳 明 中国科学院, 上海生理研究所, 助教授 ; 徐 科 中国科学院, 上海生理研究所, 教授 ; 村上 政隆 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (10104275) ; 大塚 輝彌 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (10051814) ; 金子 章道 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (00051491) ; 古家 喜四夫 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (40132740) ; 寺川 進 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (50014246) ; 山岸 俊一 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (70014032) ; ZHU Pei-Hong Shanghai Institute of Physiology ; XU Ke Shanghai Institute of Physiology ; YANG Xiong-Li Shanghai Institute of Physiology ; YAMAGISHI Shun-ich National Institute for Physiological Sciences ; SHIH Yu-Liang Shanghai Institute of Physiology ; JI Yong-Hua Shanghai Institute of Physiology ; YANG You-Shan Shanghai Institute of Physiology ; WANG Wen-Ping Shanghai Institute of Physiology ; CHEN Ming Shanghai Institute of Physiology ; 吉 永ふあ 中国科学院, 上海生理研究所, 助手 ; 楊 雄里 中国科学院, 上海生理研究所, 所長 ; 施 玉〓 中国科学院, 上海生理究所, 助教授
• 研究期間 (年度): 1989 – 1991
• 研究課題ステータス: 完了 (1991年度)
• 配分額: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円); 1991年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 1990年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 1989年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: 膜受容体 / Ca信号 / エキソサイト-シス / ツパイ / 川棟素 / ムスカリン受容体 / カイニン酸 / ドパミン / アセチルコリン / βー受容体 / 唾液腺 / ATP / 水平細胞 / 開口分泌 / サイクリックAMP / Aキナ-ゼ / ムスカリニック レセプタ- / Ca依存性Kチャンネル

研究概要

本研究は、各種生体細胞の生理反応の活性化に際して、外来刺激がどの様に細胞膜に受容され細胞内信号伝達系に伝わるか、その経細胞膜的信号変換系の性質と、それによる細胞生理反応の解析を主眼とする。
1.初年度(昭和64年度)は筋肉組織における信号伝達系の解析をおこなった。
(1)平滑筋における収縮制御機構へのライオトニンの関与を調べた(陳、江橋節郎)。
(2)筋細胞におけるカルシウム反応へのイノシト-ル代謝の関与を、それに対するLiの効果から明らかにした。LiはK脱分極による拘縮を抑制し、ミオイノシト-ルはこれを回復させることが分かった(朱)。
(3)骨格筋細胞における信号伝達系を調べるため蛍光性Caイオン指示薬であるFura2ーAMの細胞内ロ-ドを試みた。ウシガエル骨格筋細胞を使用して、これまで難しかったFuraー2ーAMによる細胞内染色に成功し、カルシウム濃度による蛍光信号を経時的、画像的に捉えた。カフェインによる細胞内カルシウムの遊離のいき値が1ー2mMであること、細胞の疲労によってカルシウムの再吸収能が低下すること、カルシウムによる、カルシウムの放出が含まれることなどがわかった(朱、寺川、古家)。
2.第2年度(平成2年度)は外分泌腺の研究と向チャネル薬の研究を行った。
(1)大腸の杯細胞の分泌反応をエキソサイト-シス数を直接数えて、また、Furaー2によってCa反応を測定して調べた。オカダ酸を投与した標本でムスカリニック刺激をすると、通常見られる持続性の応答が消失した。オカダ酸処理した標本では、細胞内カルシウム濃度の上昇も短かかった。これらから、レセプタ-の燐酸化が細胞反応の脱感作のメカニズムを担っていることが示唆された。また、cAMPが修飾性のセカンドメセンジャ-であることがわかった(寺川、朱、古家、山岸)。
(2)ツパイ(下等霊長類)の唾液腺の構造と生理反応を調べた。導管構造が腺房末梢まで続いていることが分かり、顕微鏡観察に非常に適していた。このため蛋白の分泌反応を超高倍率の微分干渉顕微鏡にて直接捉えるのに成功した。また、水の分泌も導管の満ち引き運動として世界で初めて捉えることができた。舌下腺の粘液物質の分泌刺激としては、ムスカリニックなアゴニストが有効でありβ刺激は無効であることが分かった。また、ATPも有効な刺激となった。(寺川、徐)。
(3)漢方薬の一成分である川棟素(Toosendainine)の細胞膜上Caチャネルに対する効果を分化型NG108細胞にて調べ、川棟素がCaチャネルをかなり選択的に抑制することがわかった(施、古家)。
(4)サソリから取れる神経毒の精製とその構造決定を試み、昆虫のNaチャンネルに特異的に作用する神経毒素の精製に成功した(吉、徐、寺川)。
3.第3年度(平成3年度)は最終年度としてツパイ唾液腺の刺激分泌連関における信号伝達系の研究を進め、さらに網膜水平細胞のグルタメ-ト応答の修飾に関する研究を行った。
(1)ツパイの舌下腺を微分干渉顕微鏡下に観察しエキソサイト-シス数を数えて分泌の定量を行った。舌下腺はムスカリニック刺激に反応しβ刺激には反応しなかった。プロテインキナ-ゼC活性化剤は効果を持たなかった。Kー脱分局刺激は直接作用を持たなかった。以上のことから、舌下腺腺房細胞の粘液分泌反応はAキナ-ゼ系、Cキナ-ゼ系のいずれとも違うメッセンジャ-系の活性化によることが明らかとなった(寺川、村上、徐)。
(2)コイの網膜の水平細胞を単離し、カイニン酸応答を電気的に測定した。カイニン酸は50μMでほぼ矩形波状の内向き電流を発生させた。このようなカイニン酸応答は、ドパミンによって濃度依存性に大きく抑制または促進された。ハロペリド-ルはこのドパミンの修飾効果を消失させた。このようなアゴニスト間の抑制、修飾効果はcGMPメッセンジャ-系の変化によるものと考えられる(楊、楊、大塚、金子)。

研究成果

• [文献書誌] 寺川 進: "大腸クリプト細胞のCa信号" 生理学研究所年報. 11. 41 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 施 玉梁: "川棟素(toosendanin)の培養神経細胞に対する作用" 生理学研究所年報. 12. 35 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 寺川 進: "ツパイ唾液腺の腺房細胞におけるエキソサイト-シスと頂端膜の脈動運動" 生理学研究所年報. 12. 49-53 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 寺川 進: "エキソサイト-シス過程の実時間観察" 顕微鏡サイエンスの展望 日本電子顕微鏡学会第36回シンポジウム. 36. 25-28 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 寺川 進: "Direct visualization of exocytosis and water secretion in gastrointestinal exocrine cells" Ionic Basis and Energy Metabolism of Epithelial Transport(Proc.Int.Symp.Okazaki). 1. 53-56 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 朱 培ほん: "Measurement of myoplasmic free calcium concentration in frog twitch muscle fibres by Furaー2."
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Susumu Terakawa: "Ca transients in colonic cryptic cells" Annual Report of National Institute for Physiological Sciences. 11. 41 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yu-Liang Shih: "Effects of toosendanin on cultured neuronal cells" Annual Report of National Institute for Physiological Sciences. 12. 35 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Susumu Terakawa: "Exocytosis and periodical movements of apical membranes in tupai acinar cells" Annual Report of National Institute for Physiological Sciences. 12. 49-53 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Susumu Terakawa: "Real-time analyses of exocytosis" Outlook of Microscope Science (Symp. Electron Microscope Soc., Jpn). 36. 25-28 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Susumu Terakawa: "Direct visualization of exocytosis and water secretion in gastrointestinal cells" Ion. Basis En. Metabol. Epithel. Transp. (Proc. Int. Symp. Okazaki). 1. 53-56 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Pei-Hong Zhu: "Measurement of myoplasmic free calcium concentration in frog muscle by Fura2" in preparation.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 施 玉〓: "川棟素(toosendanin)の培養神経細胞に対する作用" 生理学研究所年報. 12. 35 (1991)
• [文献書誌] 寺川 進: "ツパイ唾液腺の腺房細胞におけるエキソサイト-シスと頂端膜の脈動" 生理学研究所年報. 12. 49-53 (1991)
• [文献書誌] 寺川 進: "エキソサイト-シス過程の実時間観察" 顕微鏡サイエンスの展望 日本電子顕微鏡学会第36回シンポジウム. 36. 25-28 (1991)
• [文献書誌] 寺川 進: "Direct visualization of exocytosis and water secretion in gastrointestinal exocrine cells" Ionic Basis and Energy Metabolism of Epithelial Transport (Proc.Int.Symp.Okazaki). 1. 53-56 (1991)
• [文献書誌] 朱 培〓: "Measurement of myoplasmic free calcium concentration in frog twitch muscle fibres by Furaー2."