Naチャネルの細胞膜発現調節:サブユニットmRNA変動と細胞内輸送・局在化機構

• 研究課題/領域番号: 10770043
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薬理学一般
• 研究機関: 宮崎医科大学
• 研究代表者: 柳田 俊彦 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (60295227)
• 研究分担者: 上園 保仁 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (20213340) ; 小林 英幸 宮崎医科大学, 医学部, 助教授 (40148953) ; 和田 明彦 宮崎医科大学, 医学部, 教授 (30131949) ; 山本 隆一 宮崎医科大学, 医学部, 助手 (10094111)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1999年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1998年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: Naチャネル / 細胞膜発現調節 / 細胞内輸送 / 培養副腎髄質細胞 / プロテインカイネースC / MAPカイネース / 神経保護薬 / イムノフィリン / Caイオン

研究概要

Naチャネルの細胞膜発現の調節機構を解明するために、発生学的に神経堤に由来するウシ副腎髄質クロマフィン細胞を用いて、(i)細胞膜Naチャネル量を変動させる細胞内外の因子を同定し、さらに、(ii)その際のNaチャネルのサブユニットmRNAレベルの変動と細胞内輸送・局在化機構を解析し以下の結果を得た。
1.Protein kinase C(PKC)による調節:(1)PKC-αの活性化は、Naチャネルの細胞膜表面からのインターナリゼーションを促進することにより、細胞膜Naチャネル量を低下させた。(2)PKC-εの活性化は、Naチャネルα-サブユニットmRNAレベルを低下させ、β_1-サブユニットmRNAレベルを上昇させた。(3)α-サブユニットmRNAレベルの低下は、その遺伝子転写率の低下によるものではなく、mRNA崩壊率の亢進に由来した。(4)PKC-αおよび-εの効果は、蛋白合成に依存していた。
2.Mitogen-activated protein kinase(MAPK)による調節:培養ウシ副腎髄質クロマフィン細胞では、恒常的にMAPK(ERK1,ERK2)が活性化されており、PD98059(MAPKKの阻害剤)によってその活性化を抑制すると、細胞膜Naチャネル量が著しく増加した(12時間で、約1.5倍)。この時、Naチャネルのα-およびβ_1-サブユニットmRNAレベルは不変であった。
3.神経保護薬による変動:リルゾール、NS-7[4-(4-fluorophenyl)-2-methyl-6-(5-piperidinopentyloxy)pyrimidine hydrochloride]は、Naチャネルα-サブユニットのドメインIトランスメンブレン・セグメント6に結合し,Naチャネル開孔を阻害し、その結果、Caチャネル開孔、カテコールアミン分泌を低下させた。長期処置によって、リルゾールはNaチャネル量を変動させないが、NS-7は増加させた。
4.イムノフィリンリガンドによる変動:免疫抑制薬であるサイクロスポリンAおよびFK506は、イムノフィリンを介して、Naチャネルのインターナリゼーションを抑制することにより、細胞膜Naチャネル量を増加させた。

研究成果

• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "Protein Kinase C-αand -εdown-regulate cell surface sodium channels via differential mechanism in adrenal chromaffin cells."Journal of Neurochemistry. 74(in press). (2000)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "Protein Kinase C and the oppsite regulation of sodium channel α and β_1-subunit mRNA levels in adrenal chromaffin cells."Journal of Neurochemistry. 73.4. 1749-1757 (1999)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "Immunophilin ligands upregulate voltage-depent Na channel in cultured bovine adrenal chromaffin cells."Japanese Journal of Pharmacology. 82(Suppl.I). 141 (2000)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "The proceeding of the first international conference on control and disease of sodiuum dependent transportation proteins and ion channels"Y.Suketa(Editor). in press. (2000)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "the proceeding of the first international conference on control and disease of sodium dependent transportation proteins and ion chennels."Y.Suketa(Editor). in press. (2000)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "Selective inhibition by riluzole of voltage-dependent sodium channels and catecholamine secretion in adrenal chromaffin cells." Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. 357・5. 526-531 (1998)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "Novel role of protein kinase Ca and e in cell surface expression of sodium channel subunit in neural crest-derived cells." Japanese Journal of Pharmacology. 73(Suppl.I). 96- (1998)
• [文献書誌] Toshihiko Yanagita et al.: "Role of mitogen activated protein kinase in the regulation of the voltage-dependent sodium channels in adrenal chromaffin cells." Japanese Journal of Pharmacology. 73(Suppl.I). 136- (1999)
• [文献書誌] Ryuichi Yamamoto et al.: "Down-regulation of voltage-dependent Na^+ channels by [Ca^<2+>]_i in cultured bovine adrenal chromaffin cells." Japanese Journal of Pharmacology. 76(Suppl.I). 206- (1998)
• [文献書誌] Hideyuki Kobayashi et al.: "Inhibition by riluzole and Ns-7 of voltage-dependent Na channels and catecholamine secretion in adrenal chromaffic cells." Japanese Journal of Pharmacology. 79(Suppl.I). 138- (1999)
• [文献書誌] Akihiko Wada et al.: "Modulation of voltage-dependent sodium channel subunit mRNAs and their cell surface expression by extra- and intra-cellular signals. The adrenal chromaffin cells : archetype and exempler of cellular signalling in secretory control." Hokkaido University Press, 394 (1998)