Cav1.2チャネルの活性とカルモジュリン結合部位との機能的相関の解明

• 研究課題/領域番号: 16K08499
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生理学一般
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 蓑部 悦子 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 講師 (00448581)
• 研究協力者: 森 誠之
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: カルシウムチャネル / カルモジュリン / パッチクランプ法 / inside-out / Cav1.2 / カルシウムイオン / run-down / ATP / カルシムチャネル / カルシウム

研究成果の概要

カルモジュリン(CaM)によるCav1.2 チャネルの不活性化の分子機構について、C末端部にCaMをリンクさせたチャネル、さらにN末端部のCaM結合部位に変異を導入したチャネルとN末端配列を欠損したチャネルを用いて、パッチクランプ法による解析を行った。N末端部に変異を導入したチャネルは、Ca2+濃度依存性の不活性化は欠失したが、外部のCaMによる不活性化を示した。このことから、リンクさせたCaMによる不活性化にはチャネルのN末端配列が必須であることが示唆された。結論として、CaMによるCav1.2チャネルの不活性化には、N末端部が関与するものとしないものとの複数の様式があると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Cav1.2チャネルを含むL型Ca2+チャネルは、心筋、骨格筋、神経系や分泌細胞に分布し、筋収縮、遺伝子発現、シナプス伝達、ホルモン分泌などにおいて重要な役割をもつため、本研究により得られた知見を広く応用できる。また、カルモジュリンの遺伝子異常から病態につながる例も報告されており、カルモジュリンによるチャネルの活性調節は重要な位置づけにある。

研究成果

• [雑誌論文] Purification of insoluble GST-fused and GST-cleaved Cav1.2 channel fragment by denaturation and renaturation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Qinghua Gao, Etsuko Minobe, Masaki Kameyama, Jianjun Xu
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 160 ページ: 7-10
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PKA phosphorylation of Cav1.2 channel modulates the interaction of calmodulin with the C terminal tail of the channel. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ming Lei, Jianjun Xu, Qinghua Gao, Etsuko Minobe, Masaki Kameyama, Liying Hao
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 137 号: 2 ページ: 187-194
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2018.05.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of Ca2+, lobe-specificity, and CaMKII on CaM binding to NaV1.1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Jianing Li, Zhiyi Yu, Jianjun Xu, Rui Feng, Qinghua Gao, Tomasz Boczek, Junyan Liu, Zhi Li, Qianhui Wang, Ming Lei, Jian Gong, Huiyuan Hu, Etsuko Minobe, Hong-Long Ji, Masaki Kameyama, Feng Guo
  • 雑誌名: Intetnational Journal of Molecular Science 巻: 19 号: 9 ページ: 2495-2510
  • DOI: 10.3390/ijms19092495
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new interaction between proximal and distal C-terminus of Cav1.2 channels (2017)
  • 著者名/発表者名: Lyu Liting、Gao Qinghua、Xu Jianjun、Minobe Etsuko、Zhu Tong、Kameyama Masaki
  • 雑誌名: Journal of pharmacological sciences 巻: 133 号: 4 ページ: 240-246
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2017.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Calmodulin and ATP support activity of the Cav1.2 channel through dynamic interactions with the channel. (2017)
  • 著者名/発表者名: Minobe E, Mori MX, Kameyama M.
  • 雑誌名: J Physiol. 巻: 595 号: 8 ページ: 2465-2477
  • DOI: 10.1113/jp273736
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of protein phosphatases in the run down of guinea pig cardiac Cav1.2 Ca2+ channels. (2016)
  • 著者名/発表者名: Lifeng Yu, Jianjun Xu, Etsuko Minobe, Asako Kameyama, Lei Yang, Rui Feng, Liying Hao, Masaki Kameyama.
  • 雑誌名: American Journal of Physiology. Cell Physiolgy. 巻: 310 号: 10 ページ: C773-C779
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00199.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] tructure analysis of the binding between Cav1.2 channel and calmodulin. (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Kameyama, Etsuko Minobe, Jianjun Xu, Qinghua Gao
  • 学会等名: 9th FAOPS Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Cav1.2 channel inactivation induced by two molecules of calmodulin. (2019)
  • 著者名/発表者名: Etsuko Minobe, Masayuki X Mori, Masaki Kameyama
  • 学会等名: 9th FAOPS Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Cav1.2型Caチャネルへのカルモジュリンの結合モデル：分子シミュレーション研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀山正樹、蓑部悦子、徐建軍、高青華
  • 学会等名: 第69回西日本生理学会
• [学会発表] カルモジュリンのCav1.2型Caチャネルへの結合の分子シミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 亀山正樹、蓑部悦子、徐建軍、高青華
  • 学会等名: 生理学研究所研究会
• [学会発表] Cav1.2 channel regulation by calmodulin and ATP: A study on genetically mutated channels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Etsuko Minobe, Masayuki X Mori, Masaki Kameyama.
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Cav1.2 channel regulation by PKA phosphorylation involves modulation of calmodulin binding to the channels. (2018)
  • 著者名/発表者名: Qingha Gao, Ming Lei, Jianjun Xu, Etsuko Minobe, Yaonan Zhu, Liying Hao, Masaki Kameyama.
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
• [学会発表] Cav1.2型Ca2+チャネルC末端部におけるPKAリン酸化のチャネル活性調節機序 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高 青華、雷 明、徐 建軍、蓑部 悦子、朱 曜南、Hao 麗英、亀山 正樹
  • 学会等名: 第68回西日本生理学会
• [学会発表] Regulation of Cav1.2 channels by calmodulin: A study on genetically mutated channels. (2017)
  • 著者名/発表者名: Etsuko Minobe, Masayuki X Mori, Masaki Kameyama
  • 学会等名: 第9４回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松 (静岡県・浜松市中区板屋町)
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] The mechanism for PKA-mediated facilitation of Cav1.2 channel: a new model (2017)
  • 著者名/発表者名: Liting Lyu, Qinghua Gao, Ming Lei, Jianjun Xu, Etsuok Minobe, Masaki Kameyama
  • 学会等名: 第9４回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松 （静岡県・浜松市中区板屋町）
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Cav1.2型Ca2+チャネルC末端部のチャネル活性調節機序 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高 青華、徐 建軍、Lyu Liting、蓑部 悦子、Hao Liying、亀山 正樹
  • 学会等名: 生理学研究所研究会
  • 発表場所: 九州大学馬出キャンパス (福岡県・福岡市東区馬出)
  • 年月日: 2016-10-24
• [学会発表] Cav1.2型CaチャネルC末端部のチャネル活性調節作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高 青華、徐 建軍、Lyu Liting、蓑部 悦子、Hao Liying、亀山 正樹
  • 学会等名: 第６７回西日本生理学会
  • 発表場所: レインボー桜島 (鹿児島県・鹿児島市桜島横山町)
  • 年月日: 2016-10-07
• [備考] 鹿児島大学大学院医歯学総合研究科研究室紹介
  • URL: https://www2.kufm.kagoshima-u.ac.jp/field/advanced-therapeutics/f101/02.html
• [備考] 鹿児島大学大学院医歯学総合研究科神経金生理学教室ホームページ
  • URL: http://www.kufm.kagoshima-u.ac.jp/~physiol2/index.html
• [備考] 鹿児島大学大学院医歯学総合研究科研究室紹介
  • URL: http://www2.kufm.kagoshima-u.ac.jp/field/advanced-therapeutics/f101/02.html
• [備考] 鹿児島大学大学院医歯学総合研究科神経筋生理学教室ホームページ
  • URL: http://www.kufm.kagoshima-u.ac.jp/~physiol2/