G蛋白質シグナルネットワークの構築による心機能の制御機構解析

• 研究課題/領域番号: 17079007
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 黒瀬 等 九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (10183039)
• 研究分担者: 西田 基宏 (西田 基弘) 九州大学, 大学院・薬学研究院, 准教授 (90342641) ; 仲矢 道雄 九州大学, 大学院・薬学研究院, 助教 (80464387)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 74,200千円 (直接経費: 74,200千円); 2009年度: 13,900千円 (直接経費: 13,900千円); 2008年度: 13,900千円 (直接経費: 13,900千円); 2007年度: 13,900千円 (直接経費: 13,900千円); 2006年度: 24,500千円 (直接経費: 24,500千円); 2005年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
• キーワード: G蛋白質 / 心肥大 / 心不全 / 線維化 / 受容体 / 圧負荷 / ATP / 百日咳毒素 / アンジオテンシンII受容体 / TRPCチャネル / リン酸化 / ホスホジエステラーゼ5阻害剤 / cAMP依存性リン酸化酵素 / cGMP依存性リン酸化酵素 / プリン受容体 / パネキシン / 心機能 / 線維化促進因子 / G_q蛋白質 / アンジオテンシン受容体 / 伸展刺激 / Rho / G_12 / 13蛋白質 / アデノシン-三リン酸 / NFAT / ジアシルグリセロール / ホスホリパーゼC / 細胞内Ca^<2+>濃度 / 心肥大応答 / 新生仔心室筋細胞 / MAPキナーゼ / 活性酸素 / Gタンパク質 / 細胞内シグナリング / 低分子量G蛋白質

研究概要

G蛋白質シグナルネットワーク構築の観点から、心臓の機能制御について解析した。はじめに三量体G蛋白質のメンバーであるG_<α12/13>の機能を阻害するポリペプチド(p115RhoGEFのRGSドメイン:p115-RGS)を心筋細胞に発現させたトランスジェニックマウスを作成した。このトランスジェニックマウス(p115-Tgマウス)に圧負荷をかけると心肥大は生じるものの、線維化は抑制された。これまで、線維化は心肥大に伴って生じると考えられてきた。しかし、本研究で作成したp115-Tgマウスの結果から、心肥大と線維化は独立して生じる現象であることが示された。p115-RGSは三量体G蛋白質のG_<α12/13>の機能を阻害すること、またほとんどの場合三量体G蛋白質はG蛋白質共役型受容体(GPCR)によって活性化されること、さらにp115-RGSは心筋細胞選択的に発現していることを考え合わせると、線維化のトリガーとなるGPCRが心筋細胞で圧負荷の際に活性化されていることを示唆していた。そこで、線維化のトリガーとなるGPCRの同定を試みた。in vivoでの圧負荷を模倣するin vitroの伸展刺激系を利用し、伸展刺激依存性にG_<α12/13>を活性化(実際はG_<α12/13>の下流に位置し、強い活性化が観察されるRhoの活性化を指標とした)するGPCRを探索した。インバースアゴニストを含むさまざまな拮抗薬の存在下に伸展刺激を行った。しかし、調べた拮抗薬のいずれもRhoの活性化を抑制しなかった。アンジオテンシンII受容体拮抗薬は伸展刺激によるG_<αq>の活性化を抑制することが報告されている。しかし、伸展刺激によるG_<α12/13>の活性化は抑制しなかった。血管内皮細胞では、伸展刺激により細胞からATPが遊離し、イオンチャネル型のプリン受容体(P2X受容体)を活性化していることが報告されている。そこで、ATPが伸展刺激により遊離してくるのはないかと考え、ATPを消去するアピラーゼやヘキソキナーゼ存在下に伸展刺激を行った。この条件下では、Rhoの活性化は抑制された。したがって、伸展刺激によりATPおよびUDPが遊離し、P2Y_6というプリン受容体に属するGPCRを活性化し、G_<α12/13>続いてRhoの活性化を引き起こすというスキームが考えられた。実際、P2Y_6受容体に対する拮抗薬を用い、圧負荷により細胞外に遊離したATPおよびUDPがG_<α12/13>を介して線維化を制御していることを、P2Y_6に選択的な阻害剤を用いてin vitroおよびin vivoで明らかにした。
心線維芽細胞を用いてアンジオテンシンII受容体タイプ1(AT1R)のシグナリングを解析する過程で、Gi蛋白質を修飾する百日咳毒素(Pertussis toxin : PTX)処理によりAT1Rを介した応答が増加することを見出した。この応答の増加はPTX処理によりAT1Rの発現量が増加によっていた。PTX処理するとリン脂質代謝が亢進し、低分子量G蛋白質Racの活性化を介して活性酸素の産生が増加すること、産生した活性酸素がNF-κBの活性化を介してAT1Rの発現上昇に関わっていた。マイクロアレイの結果、インターロイキン-1β(IL-1β)の発現が上昇していることが明らかになった。このIL-1βの上昇は、二相性を示したRacの活性化の二相目の活性化を仲介していた。すなわち、IL-1βをノックダウンすると、二相目のRac活性化のみが抑制され、AT1Rによる応答増加および発現上昇は阻害された。また、PTXはToll-like受容体4(TLR4)に結合し、細胞に応答を引き起こすことが示されている。PTXによるAT1Rの発現上昇もTLR4を介していた。しかし、PTXがGiをADP-リボシル化するために細胞内に移行する経路はTLR4ではなく、未知の受容体を介していた。すなわち、PTXはTLR4を含む少なくとも2つの受容体に結合し、TLR4はRacの活性化を介してAT1Rの発現上昇にかかわり、GiをADP-リボシル化するための細胞内移行はTLR4とは異なる受容体を介していることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Phosphorylation of TRPC6 channels at Thr69 is required for anti-hypertrophic effects of phosphodiesterase 5 inhibition (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Watanabe, K., Sato, Y., Nakaya, M., Kitajima, N., Ide, T., Inoue, R., Kurose, H.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 286(17) ページ: 13244-13253
• [雑誌論文] Pertussis toxin up-regulates angiotensin type 1 receptors through Toll-like receptor 4-mediated Rac activation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Suda, R., Nagamatsu, Y., Tanabe, S., Onohara, N., Nakaya, M., Kanaho, Y., Shibata, T., Uchida, K., Sumimoto, H., Sato, Y., Kurose, H.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 285(20) ページ: 15268-15277
• [雑誌論文] Selective and direct inhibition of TRPC3 channels underlies biological activities of a pyrazole compound. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kiyonaka, S., Kato, K., Nishida, M., Mio, K., Numaga, T., Sawaguchi, Y., Yoshida, T., Wakamori, M., Mori, E., Numata, T., Ishii, M., Takemoto, H., Ojida, A., Watanabe, K., Uemura, A., Kurose, H., Morii, T., Kobayashi. T., Sato, Y., Sato, C., Hamachi, I., Mori, Y.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 106 ページ: 5400-5405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amphotericin B-induced renal tubular cell injury is mediated by Na^+ Influx through ion-permeable pores and subsequent activation of mitogen-activated protein kinases and elevation of intracellular Ca^<2+> concentration. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yano T, Itoh Y, Kawamura E, Maeda A, Egashira N, Nishida M, Kurose H, Oishi R.
  • 雑誌名: Antimicrob.Agents Chemother. 53 ページ: 1420-1426
  • 査読あり
• [雑誌論文] LPA1 receptors mediate stimulation, whereas LPA2 receptors mediate inhibition, of migration of pancreatic cancer cells in response to lysophosphatidic acid and malignant ascites. (2009)
  • 著者名/発表者名: Komachi M, Tomura H, Malchinkhuu E, Tobo M, Mogi C, Yamada T, Kimura T, Kuwabara A, Ohta H, Im DS, Kurose H, Takeyoshi I, Sato K, Okajima F.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 30 ページ: 457-465
  • 査読あり
• [雑誌論文] P2Y6 receptor-Gα12/13 signaling in cardiomyocytes triggers pressure overload-induced cardiac fibrosis (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Sato, Y., Uemura, A., Narita, Y., Tozaki-Saitoh, H., Nakaya, M., Ide, T., Suzuki, K., Inoue, K., Nagao, T., Kurose, H.
  • 雑誌名: EMBO J. 27(23) ページ: 3104-3115
• [雑誌論文] P2Y_6 receptor-Ga_(12/13) signaling in cardiomyocytes triggers pressure overload-induced cardiac fibrosis (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Sato, Y., Uemura, A., Narita, Y., Tozaki-Saitoh, H., Nakay a, M., Ide, T., Suzuki, K., Inoue, K., Nagao, T., and Kurose, H.
  • 雑誌名: EMBO Journal 27 ページ: 3104-3115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prokineticin Receptor-1 Induces Neovascularization and Epicardial-Deri ved Progenitor Cell Differentiation (2008)
  • 著者名/発表者名: Urayama, K., Celia Guilini, C., Turkeri, G., Takir, S., Kurose, H., Messaddeq, N., Dierich, A., and Nebigil, C.G.
  • 雑誌名: Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 28 ページ: 841-849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of scavenger receptor class B type I is critical for simvastatin enhancement of high-density lipoprotein-induced anti-inflammatory actions in endothelial cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Kimura, T., Mogi, C., Tomura, H., Kuwabara, A., Im, D.S., Sato, K., K urose, H., Murakami, M., and Okajima, F.
  • 雑誌名: Journal of Immunology 181 ページ: 7332-73340
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機械的伸展刺激により活性化されるGタンパク質共役型受容体の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西田基宏、上村綾、仲矢道雄、黒瀬等
  • 雑誌名: 表面 46 ページ: 28-38
• [雑誌論文] Gα12/13-mediated upregulation of TRPC6 negatively regulates endothelin-1-induced cardiac myofibroblast formation and collagen synthesis through NFAT activation (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Onohara, N., Sato, Y., Suda, R., Ogushi, M., Tanabe, S., Inoue, R., Mori, Y., Kurose, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282(32) ページ: 23117-23128
• [雑誌論文] Gα_<12/13>-mediated upregulation of TRRC6 negatively regulates endothelin-1-induced cardiac myofibroblast formation and collagen synthesis through NFAT activation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M.・Onohara, N.・Sato, Y.・Suda, R・Ogushi, M.・Tanabe, S.・Inoue, R.・Mori, Y.・Kurose, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemiostry 282 ページ: 23117-23128
  • 査読あり
• [雑誌論文] The prokineticin receptor-1(GPR73) promotes cardiomyocyte survival and angiogenesis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Urayama, K.・Guilini, C.・Messaddeq, N.・Hu, K.・Steenman, M.・Kurose, H.・Ert, G.・Nebigil, C.G.
  • 雑誌名: FASEB Journal 21 ページ: 2980-2993
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterotrimeric G protein Gα13-induced induction of cytokine mRNAs through two distinct pathways in cardiac fibroblasts. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nagamatsu, Y., Nishida, M., Onohara, N., Fukutomi, M., Maruyama, Y., Kobayashi, H., Sato, Y., Kurose, H.
  • 雑誌名: J. Pharmacol. Sci. 101 ページ: 144-150
• [雑誌論文] TRPC3 and TRPC6 are essential for angiotensin II-induced cardiac hypertrophy. (2006)
  • 著者名/発表者名: Onohara, N., Nishida, N., Inoue, R., Kobayashi, H., Sumimoto, H., Sato, Y., Mori, Y., Nagao, T., Kurose, H.
  • 雑誌名: EMBO J. 25(22) ページ: 5305-5316
• [雑誌論文] TRPC3 and TRPC6 are essential for angiotensin II-induced cardiac hypertrophy. (2006)
  • 著者名/発表者名: Onohara, N., Nishida, N., Inoue, R., Kobayashi, H., Sumimoto, H., Sato, Y., Mori, Y., Nagao, T., Kurose, H.
  • 雑誌名: EMBO Journal 25(22) ページ: 5305-5316
• [雑誌論文] Clathrin required for phosphorylation and internalization of β_2-adrenergic receptor by G protein-coupled receptor kinase 2 (GRK2). (2006)
  • 著者名/発表者名: Mangmool, S., Haga, T., Kobayashi, H., Kim, K-M., Nakata, H., Nishida, M., Kurose, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281(42) ページ: 31940-31949
• [雑誌論文] Heterotrimeric G protein Gα_13-induced induction of cytokine mRNAs through two distinct oathwavs in cardiac fibroblasts. (2006)
  • 著者名/発表者名: Naganatsu, Y., Nishida, M., Onohara, N., Fukutomi, M., Maruyama, Y., Kobayashi, H., Sato, Y., Kurose, H.
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 101 ページ: 144-150
• [雑誌論文] Sphingosine 1-phosphate receptors mediate stimulatory and inhibitory signalings for expression of adhesion molecules in endothelial cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kimura, T., Tomura, H., Mogi, C., Kuwabara, A., Ishiwara, M., Shibasawa, K., Sato, K., Ohwada, S., Im, D.S, Kurose, H., Ishizuka, T., Murakami, M., Okajima, F.
  • 雑誌名: Cellular Signalling 18(6) ページ: 841-850
• [雑誌論文] Thromboxane A_2 receptor-mediated G_<12/13>-dependent glial morphological change. (2006)
  • 著者名/発表者名: Honma, S., Saika, M., Ohkubo, S., Kurose, H., Nakahata, N.
  • 雑誌名: European Journal of Pharmacology 545(2-3) ページ: 100-108
• [雑誌論文] Beta-blockers shows inverse agonism to a novel constitutively active mutant of β_1-adrenoceptor. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ahmed, M., Muntasir, H.A., Hossain, M., Isiguro, M., Komiyama, T., Muramatsu, I., Kurose, H., Nagatomo, T.
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 102 ページ: 167-172
  • NAID: 10020345451
• [雑誌論文] Gα12/13-mediated production of reactive oxygen species is critical for angiotensin receptor-induced NFAT activation in cardiac fibroblasts (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujii, T., Onohara, N., Maruyama, Y., Tanabe, S., Kobayashi, H., Fukutomi, M., Nagamatsu, Y., Nishihara, N., Inoue, R., Sumimoto, H., Shibasaki, F., Nagao, T., Nishida, M., Kurose, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280(24) ページ: 23041-23047
• [雑誌論文] Gα12/13- and reactive oxygen species-dependent activation of c-Jun NH2-terminal kinase and p38 MAPK by angiotensin receptor stimulation in rat neonatal cardiomyocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Tanabe, S., Maruyama, Y., Mangmool S., Urayama K., Nagamatsu, Y., Takagahara, S., Turner, J.H., Kozasa, T., Kobayashi, H., Sato, Y., Kawanishi, T., Inoue, R., Nagao, T., Kurose, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280(18) ページ: 18434-18441
• [雑誌論文] Caveolae-independent activation of protein kinase A in rat neonatal myocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukutomi, M., Nishida, M., Maruyama, Y., Kobayashi, H., Kurose, H.
  • 雑誌名: J. Pharmacol. Sci. 98(2) ページ: 168-174
  • NAID: 10025728483
• [雑誌論文] Gα_<12/13>- and reactive species-dependent activation of c-Jun NH_2-terminal kinase and p38 MAPK by angiotensin receptor stimulation in rat neonatal cardiomyocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nishida, M., Tanabe, S., Maruyama, Y., Mangmool S., Urayama K., Nagamatsu, Y., Takagahara, S., Turner J.H., Kozasa, T., Kobayashi, H., Sato, Y., Kawanishi, T., Inoue, R., Nagao, T., Kurose, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 280(18) ページ: 18434-18441
• [雑誌論文] Gα_<12/13>-mediated production of reactive oxygen species is critical for angotensin receptor-induced NFAT activation in cardiac fibroblasts. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujii, T., Onohara, N., Maruyama, Y., Tanabe, S., Kobayashi, H., Fukutomi, M., Nagamatsu, Y., Nishihara, N., Inoue, R., Sumimoto, H., Shibasaki, F., Nagao, T., Nishida, M., Kurose, H.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 280(24) ページ: 23041-23047
• [雑誌論文] Caveolae-independent activation of protein kinase A in rat neonatal myocytes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukutomi, M., Nishida, M., Maruyama, Y., Kobayashi, H., Kurose, H.
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Science 98(2) ページ: 168-174
  • NAID: 10025728483
• [雑誌論文] G protein-coupled receptor signaling through Gq and JNK negatively regulates neural progenitor cell migration. (2005)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, N., Kokubu, H., Sato, M., Nishimura, A., Yamauchi, J., Kurose, H., Itoh, H.
  • 雑誌名: Proceedings of National Academy of Sciences USA 102(35) ページ: 12365-12370
• [雑誌論文] Thronboxane A_2 promotes interleukin-6 synthesis mediated by an activation of cyclic AMP-response element binding prptein in 1321N1 human astrocytome cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Obara, Y., Kurose, H., Nakahata, N.
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 68(3) ページ: 670-679
• [雑誌論文] Down-regulation of Na^+/Ca^<2+> exchanger by fluvastatin in rat cardiomyoblast H9c2 cells : Involvement of RhoB in Na^+/Ca^<2+> exchanger mRNA stability. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeda, S., Matsuoka, I., Iwamoto, T., Kurose, H., Kimura, J.
  • 雑誌名: Molecular Pharmacology 68(2) ページ: 414-420
• [学会発表] 心臓の線維化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 九州大学病院キャンパス コラボステーション
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] 線維化とプリン受容体 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 日本薬学会第129年会
  • 発表場所: 京都国際会議場・京都
  • 年月日: 2009-03-26
• [学会発表] 線維化とプリン受容体 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 日本薬学会第129年会
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 2009-03-26
• [学会発表] アンジオテンシン受容体の調節機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等、西田基宏、仲矢道雄、須田玲子、大串真理子
  • 学会等名: 第81回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ・横浜
  • 年月日: 2008-03-17
• [学会発表] βアドレナリン受容体遮断薬の薬理 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 第2回臨床薬理学会/薬理学会共催シンポジウム
  • 発表場所: 栃木県総合文化センター・宇都宮
  • 年月日: 2007-11-28
• [学会発表] 心臓の線維化のトリガーとなるG_<12/13>蛋白質共役型受容体の同定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西田基弘、黒瀬 等
  • 学会等名: 第6回生命科学研究会
  • 発表場所: 京成ホテルミラマーレ、千葉
  • 年月日: 2007-07-06
• [学会発表] 受容体発現を制御するGタンパク質 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 薬学会第127年会
  • 発表場所: 富山国際会議場など・富山
  • 年月日: 2007-03-29
• [学会発表] Racを介したアンジオテンシン受容体の発現調節 (2006)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 第34回薬物活性シンポジウム・第115回日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 高崎シティギャラリー、高崎市庁舎会議室・群馬
  • 年月日: 2006-09-29
• [学会発表] リガンドに依存したシグナリングの差異 (2006)
  • 著者名/発表者名: 黒瀬等
  • 学会等名: 第126回薬学会年会
  • 発表場所: 仙台国際センター・仙台
  • 年月日: 2006-03-29
• [備考]
  • URL: http://chudoku.phar.kyushu-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://210.233.60.66/~chudoku/