カルシウムストアの分子構築に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15109005
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 京都大学 (2006-2007); 東北大学 (2003-2005)
• 研究代表者: 竹島 浩 京都大学, 薬学研究科, 教授 (70212024)
• 研究分担者: 東郷 暁 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (40282123) ; 久米 秀明 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (50322714) ; 根本 康夫 東北大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (30250088)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 113,620千円 (直接経費: 87,400千円、間接経費: 26,220千円); 2007年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2006年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2005年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2004年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2003年度: 47,060千円 (直接経費: 36,200千円、間接経費: 10,860千円)
• キーワード: Ca2+放出 / 小胞体 / リアノジン受容体 / ジャンクトフィリン / TRICチャネル / カルミン / 結合膜構造 / チャネル機能共役 / カウンターイオン / K+チャネル / Ca2+依存性K+チャネル / 神経可塑性 / 後過分極 / カルシウムストア / 興奮性細胞 / 筋収縮 / Ca2+ストア / Ca2+結合タンパク質 / ジャンクロフィリン

研究概要

約300アミノ酸残基により成るTRICチャネルA型とB型と命名した2つの相同な膜タンパク質が見出された。化学架橋剤や電子顕微鏡による解析で、そのホモ3量体構造の形成が示された。脂質二重膜での電気生理学実験では、K^+>Na^+=1.5の選択性を示す一価陽イオン透過性TRIC-Aチャネルの性質が示された。一方、TRICチャネルを完全に欠損する変異(TRIC-DKO)マウスは受精後10日目程度の胎児期に心拍停止により死亡した。心停止直前の心筋細胞では、過剰Ca^<2+>貯留に起因する小胞体の膨張がTRIC-DKOに認められた。心筋細胞Ca^<2+>シグナルの観察では、自発心臓拍動に対応するCa^<2+>強度が受精後8.5日のTRIC-DKO胎児で極端に減弱していた。高濃度カフェインによりリアノジン受容体チャネル仲介性の小胞体Ca^<2+>放出を活性化させた際には、逆にTRIC-DKOマウス心筋細胞でCa^<2+>放出量が逆に増加していた。さらに、TRIC-A(-/-)TRIC-B(+/-)の遺伝型の変異マウス(TRIC-MTマウス)は生後ほぼ正常に生育することが判り、次にそのTRICチャネルが欠乏している変異骨格筋についても解析した。TRIC-MTマウスの骨格筋小胞体膜では、K^+イオン透過率が低下して過剰な膜電位が生じ、リアノジン受容体チャネルのCa^<2+>放出が部分的に障害されていることも判明した。以上の結果を総合すると、心筋および骨格筋のTRICチャネルは、生理的条件下でリアノジン受容体チャネルのCa^<2+>放出に連動して、小胞体内へK^+を導くカウンターイオンチャネルとして機能することが考察された。

研究成果

• [雑誌論文] Abnormal features in mutant cerebellar Purkinje cells lacking junctophilins. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeda A., 他11名
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 363 ページ: 835-839
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRIC channels are essential for Ca^<2+> handling in intracellular stores. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yazawa M., 他15名
  • 雑誌名: Nature 448 ページ: 78-82
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calumin, a novel Cat^<2+>-binding transmembrane protein on the endoplasmic reticulum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhang M., 他8名
  • 雑誌名: Cell Calcium 42 ページ: 83-90
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal features in mutant cerebellar Purkinje cells lacking junctophilins (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, A., Miyazaki, T., Kakizawac, S., Okuno, Y., Tsuchiya, S., Myomoto, A., Saito, S., Yamamoto, T., Yamazaki, T., lino, M., Tsujimoto, G., Watanabe, M., Takeshima, H
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 363 ページ: 835-839
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] TRIC channels are essential for Ca^<2+> handling in intracellular stores (2007)
  • 著者名/発表者名: Yazawa, M., Ferrante, C., Feng, J., Mio, K., Ogura, T., Zhang, M., Lin, P-H., Pan, Z., Komazaki, S., Kato, K., Nishi, M., Zhao, X., Weisleder, N., Sato, C., Ma, J., Takeshima, H
  • 雑誌名: Nature 448 ページ: 78-82
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Calumin, a novel Ca^<2+>-binding transmembrane protein on the endoplasmic reticulum (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhang, M., Yamazaki, T., Yazawa, M., Treves, S., Nishi, M., Muni, M., Shibata, E., Zorzato, F., Takeshima, H
  • 雑誌名: Cell Calcium 42 ページ: 83-90
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Junctophilin-mediated channel crosstalk essential for cerebellar synaptic plasticity. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Kishimoto, Y., Hashimoto, K., Miyazaki, T.,
  • 雑誌名: EMBO J. 26 ページ: 1924-1933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal features in mutant cerebellar Purkinje cells lacking junctophilins. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, A., Miyazaki, T., Kakizawac, S., Okuno, Y.,
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 363 ページ: 835-839
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRIC channels are essential for Ca2+ handling in intracellular stores. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yazawa, M., Ferrante, C., Feng, J., Mio, K., Ogura, T., Zhang,
  • 雑誌名: Nature 448 ページ: 78-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calumin, a novel Ca2+-binding transmembrane protein on the endoplasmic reticulum. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhang, M., Yamazaki, T., Yazawa, M., Treves, S., Nishi, M., Murai
  • 雑誌名: Cell Calcium. (in press)
• [雑誌論文] Junctophilin-mediated channel crosstalk essential for cerebellar synaptic plasticity. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Kishimoto, Y., Hashimoto, K., Miyazaki, T.
  • 雑誌名: EMBO J. (in press)
• [雑誌論文] Muscle aging is associated with compromised Ca2+ spark signaling and segregated intracellular Ca2+ release. (2006)
  • 著者名/発表者名: Weisleder, N., Brotto, M., Komazaki, S., Pan, Z., Zhao, X.
  • 雑誌名: J. Cell Biol. 174 ページ: 639-645
• [雑誌論文] Functional uncoupling between Ca2+ release and afterhyperpolarization in mutant hippocampal neurons (2006)
  • 著者名/発表者名: Moriguchi, S., Nishi, M., Komazaki, S., Sakagami, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103 ページ: 10811-10816
• [雑誌論文] Methamphetamine sensitization in nociceptin receptor knockout mice : locomotor and c-fos expression. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okabe ほか3名
  • 雑誌名: Eur.J.Pharmacol. 507 ページ: 57-67
• [雑誌論文] Impaired Ca^<2+> store functions in skeletal and cardiac muscle cells from sarcalumenin-deficient mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshida ほか11名
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 3500-3506
• [雑誌論文] Cellular and subcellular localization of EFA6C, a third member of the EFA6 family, in adult mouse Purkinje cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsuya ほか11名
  • 雑誌名: J.Neurochem. 93 ページ: 674-685
• [雑誌論文] Enhanced hippocampal acetylcholine release in nociceptin receptor knockout mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Umezu ほか9名
  • 雑誌名: Brain Res. 1050 ページ: 118-123
• [雑誌論文] Defective place cell activity in nociceptin receptor knockout mice with elevated NMDA receptor-dependent lone-term potentiation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Taverna ほか9名
  • 雑誌名: J.Physiol. 565 ページ: 579-591
• [雑誌論文] Enhanced resistance to fatigue and altered calcium handling properties of sarcalumenin knockout mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Zhao ほか8名
  • 雑誌名: Physiol.Genomics 23 ページ: 72-78
• [雑誌論文] Impaired Ca^<2+> store functions in skeletal and cardiac muscle cells from sarcalumenin-deficient mice (2005)
  • 著者名/発表者名: Morikatsu Yoshida, 他11名
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 3500-3506
• [雑誌論文] Co-expression of mg29 and ryanodine receptor leads to apoptotic cell death-effect mediated by intracellular Ca^<2+> release (2004)
  • 著者名/発表者名: Zui Pan, 他8名
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 19387-19390
• [学会発表] Bichemical and biophysical characterization of mitsugumin 33 (2008)
  • 著者名/発表者名: Younis, N., Okuda, K., Nishi, M., Yamazaki, T., Aoki, S., Carter,
  • 学会等名: Biophysics Society Meeting
  • 発表場所: Long Beach, California
  • 年月日: 2008-02-04
• [図書] イオンチャネル最前線(医学のあゆみ別冊) (2005)
  • 著者名/発表者名: 竹島 浩
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • URL: http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/biochem/
• [備考]
  • URL: http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/biochem/
• [文献書誌] Houtami ほか9名: "A subset of nociceptin/orphanin FQ receptor-expressing neurons in the anterior hypothalamic area, as revealed in mice with lacZ reporter gene"Neurosci.Lett.. 335. 217-219 (2003)
• [文献書誌] Inoue ほか6名: "In vivo pain-inhibitory role of nociceptin/orphanin FQ in spinal cord"J.Pharmacol.Exp.Ther.. 305. 495-501 (2003)
• [文献書誌] Komazaki ほか2名: "Abnormal junctional membrane structures in cardiac myocytes expressing ectopic junctophilin type 1"FEBS Lett.. 542. 69-73 (2003)
• [文献書誌] Deper ほか4名: "Normal sensitivity acute pain, but increased inflammatory hyperalgesia in mice lacking the nociceptin precursor polypeptide or the nociceptin receptor"Eur.J.Neurosci.. 17. 2381-2387 (2003)
• [文献書誌] Kurebayashi ほか5名: "Changes in Ca2+ handling in MG29-deficient skeletal muscle"Biochem.Biphys.Res.Commun.. 310. 1266-1272 (2003)
• [文献書誌] Nishi ほか4名: "Coexpression of junctophilin type 3 and type 4 in brain"Mol. Brain Res.. 110. 102-110 (2003)