容積センサーアニオンチャネルとメカノセンサーカチオンチャネルの動作変換と相互連関

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: セルセンサーの分子連関とモーダルシフト
• 研究課題/領域番号: 18077008
• 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: 生理学研究所
• 研究代表者: 岡田 泰伸 生理学研究所, 所長 (10025661)
• 研究分担者: 高橋 信之 京都大学, 農学研究科, 助教 (50370135) ; 井上 華 東京医科大学, 医学部, 助教 (20390700) ; LEE Elbert 米国在住 (30425425) ; 沼田 朋大 京都大学, 工学研究科, 助教 (20455223) ; 赤塚 結子 鈴鹿医療科学大学, 薬学部薬学科, 准教授 (90321611) ; 秋田 天平 生理学研究所, 細胞器官研究系, 特任助教 (00522202)
• 連携研究者: 岡田 俊昭 生理学研究所, 細胞器官研究系, 特任准教授 (00373283)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: アニオンチャネル / カチオンチャネル / TRPM7 / モーダルシフト / 蛋白-蛋白相互作用 / メカノセンサー / 容積センサー / ROSセンサー

研究概要

細胞の生死に関わる細胞容積調節機構には、メカノセンサーカチオンチャネルTRPM7と容積センサーアニオンチャネルVSORの働きが重要な役割を果たしている。今回の研究によって、TRPM7はメカノセンサーからオスモセンサーやプロトンセンサーに、VSORは容積センサーからROSセンサーやABC蛋白質センサーにモーダルシフトすることを明らかにした。更には、TRPM7はVSORと機能協関して細胞膨張後の容積調節を実現させるが、分子的相互連関してVSOR機能を制御することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Involvements of the ABC protein ABCF2 and α-actinin-4 in regulation of cell volume and anion channels in human epithelial cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ando-Akatsuka Y, Shimizu T, Numata T, Okada Y.
  • 雑誌名: J Cell Physiol 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Swelling-activated anion channels are essential for volume regulation of mouse thymocytes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurbannazarova RS, Bessonova SV, Okada Y, Sabirov RZ.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 12 ページ: 9125-9137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of bradykinin-induced activation of volume-sensitive outwardly rectifying anion channels by Ca^<2+> nanodomains in mouse astrocytes. (2011)
  • 著者名/発表者名: Akita T, Okada Y.
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 589 ページ: 3909-3927
  • 査読あり
• [雑誌論文] V_2 receptor-mediated autocrine role of somatodendritic release of AVP in rat vasopressin neurons under hypo-osmotic conditions. (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Numata T, Saito T, Ueta Y, Okada Y.
  • 雑誌名: Sci Signal 巻: 4 (157), ra5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acid-sensing ion channels in rat hypothalamic vasopressin neurons of the supraoptic nucleus. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohbuchi T, Sato K, Suzuki H, Okada Y, Dayanithi G, Murphy D, Ueta Y.
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 588 ページ: 2147-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volume-sensitive outwardly rectifying chloride channel in white adipocytes from normal and diabetic mice. (2010)
  • 著者名/発表者名: Inoue H, Takahashi N, Okada Y, Konishi M.
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: 298 ページ: C900-C909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bradykinin-induced astrocyte-neuron signaling: glutamate release is mediated by ROS-activated volume-sensitive outwardly rectifying anion channels. (2009)
  • 著者名/発表者名: Liu H-T, Akita T, Shimizu T, Sabirov RZ, Okada Y.
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 587 ページ: 2197-209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathophysiology and puzzles of the volume-sensitive outwardly rectifying anion channel. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okada Y, Sato K, Numata T.
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 587 ページ: 2141-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton conductivity through the human TRPM7 channel and its molecular determinants. (2008)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Okada Y
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 283 ページ: 15097-15103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular determinants of sensitivity and conductivity of human TRPM7 to Mg^<2+> and Ca^<2+>. (2008)
  • 著者名/発表者名: Numata T , Okada Y
  • 雑誌名: Channels 巻: 2 ページ: 283-286
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPM7 is a stretch- and swelling-activated cation channel involved in volume regulation in human epithelial cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Shimizu T, Okada Y.
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: 292 ページ: C460-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct mechano-stress sensitivity of TRPM7 channel. (2007)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Shimizu T, Okada Y.
  • 雑誌名: Cell Physiol Biochem 巻: 19 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [学会発表] TRPM7 is an essential regulator for the volume-sensitive outwardly rectifying anion channel (VSOR) activity. Abstract p240 (2011)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Sato K, Schmitz C, Hermosura MC, Perraud A-L, Mori Y, Okada Y
  • 学会等名: 7th Congress of the Federation of The Asia and Oceanian Physiological Societies (FAOPS 2011)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20110911-14
• [学会発表] Volume-regulatory autocrine action of vasopressin released from somato and dendrites in vasopressin neurons is mediated by the V_2 receptor and cAMP. Abstract p16 (2011)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Numata T, Saito T, Ueta Y, Okada Y
  • 学会等名: Hydration & Cell Volume Regulation: Cell Volume regulation Meeting 2011
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 20110904-07
• [学会発表] Ca^<2+> nanodomain-mediated regulation of volume-sensitive outwardly rectifying (VSOR) anion channels in mouse astrocytes. Abstract p7 (2011)
  • 著者名/発表者名: Akita T, Okada Y
  • 学会等名: Hydration & Cell Volume Regulation: Cell Volume regulation Meeting 2011
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 20110904-07
• [学会発表] Functional coupling between VSOR Cl^- channel and TRPM7 channel in hypotonic condition in DT40 cells. J. Physiol. Sci. 61 (Suppl 1), S128 (2011)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Sato K, Schmitz C, Hermosura MC, Perraud A-L, Mori Y, Okada Y
  • 学会等名: 第88回 日本生理学会大会
  • 発表場所: (誌上発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] The role of vasopressin receptor in the AVP neurons under hypotonic conditions. J. Physiol. Sci. 60 (Suppl), S122 (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Numata T, Ueta Y, Okada Y
  • 学会等名: 第87回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡市民文化ホール・いわて県民情報交流センター, 盛岡
  • 年月日: 20100519-21
• [学会発表] Reduced expression level of volume-sensitive chloride channel in diabetic adipocytes. J. Physiol. Sci. 60 (Suppl), S105 (2010)
  • 著者名/発表者名: Inoue H, Takahashi N, Okada Y, Konishi M
  • 学会等名: 第87回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡市民文化ホール・いわて県民情報交流センター, 盛岡
  • 年月日: 20100519-21
• [学会発表] Role of the actin cytoskeleton in the interaction between ABCF2 and α-actinin-4. J. Physiol. Sci. 60 (Suppl), S77 (2010)
  • 著者名/発表者名: Ando-Akatsuka Y, Okada Y
  • 学会等名: 第87回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡市民文化ホール・いわて県民情報交流センター, 盛岡
  • 年月日: 20100519-21
• [学会発表] Regulation of bradykinin-induced activation of volume-sensitive outwardly rectifying (VSOR) anion channels via “Ca^<2+> nanodomains” in mouse cortical astrocytes. J. Physiol. Sci. 60 (Suppl), S66 (2010)
  • 著者名/発表者名: Akita T, Okada Y
  • 学会等名: 第87回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡市民文化ホール・いわて県民情報交流センター, 盛岡, (シンポジウム口演)
  • 年月日: 20100519-21
• [学会発表] Bradykinin-induced glutamate release via volume-sensitive outwardly rectifying (VSOR) anion channels in mouse cortical astrocytes. J Physiol Sci 59 Suppl 1 p392 (2009)
  • 著者名/発表者名: Akita T, Liu H, Sabirov R, Shimizu T, Okada Y
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences (IUPS2009)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20090727-0801
• [学会発表] Volume-sensitive chloride channel activity in freshly isolated white adipocytes from normal and diabetic mice. J Physiol Sci 59 Suppl 1 p413 (2009)
  • 著者名/発表者名: Inoue H, Takahashi N, Okada Y, Konishi M
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences (IUPS2009)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20090727-0801
• [学会発表] Regulatory role of the interaction between ACTN4 and ABCF2 in cell volume regulation and volume-sensitive anion channel. J Physiol Sci 59 Suppl 1 p392 (2009)
  • 著者名/発表者名: Ando-Akatsuka Y, Shimizu T, Numata T, Mori Y, Okada Y
  • 学会等名: XXXVI International Congress of Physiological Sciences (IUPS2009)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20090727-0801
• [学会発表] Volume-sensitive chloride channel activity in hippocampal and cortical pyramidal neurons in slice preparation. J. Physiol. Sci. 57 (Suppl), S230 (2007)
  • 著者名/発表者名: Inoue H, Okada Y
  • 学会等名: 第84回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター, 大阪
  • 年月日: 20070320-22
• [学会発表] Bradykinin-induced communication between astrocytes and neurons is mediated by glutamate released via volume-sensitive outwardly rectifying anion channels. J. Physiol. Sci. 57 (Suppl), S126 (2007)
  • 著者名/発表者名: Liu H-T, Sabirov Z, Okada Y
  • 学会等名: 第84回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター, 大阪
  • 年月日: 20070320-22
• [学会発表] Interaction between ABCF2 and α-actinin-4 is involved in activation of the volume-regulatory anion channel. J. Physiol. Sci. 57 (Suppl), S124 (2007)
  • 著者名/発表者名: Ando-Akatsuka Y, Shimizu T, Okada Y
  • 学会等名: 第84回 日本生理学会大会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター, 大阪
  • 年月日: 20070320-22
• [図書] 最新パッチクランプ実験技術法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田泰伸（編著）
  • 総ページ数: 274
  • 出版者: 吉岡書店, 京都
• [図書] The puzzles of volume-activated anion channels. In, “Physiology and Pathology of Chloride Transporters and Channels in the Nervous System. From Molecules to Diseases” (eds Alvarez-Leefmans FJ, Delpire E) (2009)
  • 著者名/発表者名: Okada Y, Sato K, Toychiev AH, Suzuki M, Dutta AK, Inoue H, Sabirov RZ.
  • 総ページ数: 283-306
  • 出版者: Elsevier, San Diego
• [図書] Cell volume-sensitive chloride channel: Phenotypic properties and molecular identity. In, “Mechanisms and Significance of Cell Volume Regulation”, (ed. Lang, F.) (2006)
  • 著者名/発表者名: Okada Y.
  • 総ページ数: 9-24
  • 出版者: Karger, Basel
• [備考] 読売新聞 朝29面：脳細胞の膨張抑えるホルモン 20110121
• [備考] 毎日新聞 夕6面：脳細胞の大きさ調整機能を発見 20110121
• [備考] 日本経済新聞 夕14面：神経細胞の膨張を抑制 脳内でもホルモン働く 自然機構、脳浮腫治療に道 20110121
• [備考] 中日新聞 朝3面： 脳浮腫抑えるホルモン発見 新療法開発に道 20110122
• [備考] 日経産業新聞 10面：脳にも水分調節機能 腎臓と同じ仕組み 20110125
• [備考] 科学新聞 4面：抗利尿ホルモン“バソプレシン” 脳内の新たな作用発見 20110204
• [備考] 生理学研究所HP＆機能協関研究部門HP：公開日 2012.01.24 細胞容積調節におけるABCF2とα-アクチニン-4の分子間相互作用の役割：Ando-Akatsuka Y, Shimizu T, Numata T, Okada Y. Involvements of the ABC protein ABCF2 and α-actinin-4 in regulation of cell volume and anion channels in human epithelial cells. J Cell Physiol, 2012. (電子版January 2012; doi: 10.1002/jcp.24050)
• [備考] 生理学研究所HP＆機能協関研究部門HP：公開日 2011.08.23 Ca^<2+>ナノドメイン」を介する細胞容積センサー外向整流性アニオンチャネル（VSOR）活性化機構の発見：Akita T, Okada Y. Regulation of bradykinin-induced activation of volume-sensitive outwardly rectifying anion channels by Ca^<2+> nanodomains in mouse astrocytes. J Physiol 589: 3909-3927, 2011.
• [備考] 生理学研究所HP＆細胞感覚HP：公開日 2011.01.21 利尿を抑えるホルモン"バソプレシン"の脳の中の新たな作用を発見-神経細胞の破裂を防ぎ、その大きさの維持に重要な役割、脳浮腫などの治療法開発に期待―：Sato K, Numata T, Saito T, Ueta Y, Okada Y. V_2 receptor-mediated autocrine role of somatodendritic release of AVP in rat vasopressin neurons under hypo-osmotic conditions. Sci Signal 4: ra5, 2011.
• [備考] 生理学研究所HP：公開日 2010.08.20 「脳内乳酸はバソプレッシンの分泌量を増やすようだ！」体内の水分量を調節するホルモン・バソプレッシンを分泌する神経の新たな興奮メカニズムを解明：Ohbuchi T, Sato K, Suzuki H, Okada Y, Dayanithi G, Murphy D, Ueta Y. Acid-sensing ion channels in rat hypothalamic vasopressin neurons of the supraoptic nucleus. J Physiol 588: 2147-62, 2010.
• [備考] 生理学研究所HP＆細胞感覚HP：公開日 2009.02.18 容積感受性外向整流性アニオンチャネル(VSOR)を介する炎症時のグリアからニューロンへの情報伝達機構の発見：Liu H-T, Akita T, Shimizu T, Sabirov RZ, Okada Y. Bradykinin-induced astrocyte-neuron signaling: glutamate release is mediated by ROS-activated volume-sensitive outwardly rectifying anion channels. J Physiol (London) 587: 2197-209, 2009.
• [備考] 生理学研究所HP＆機能協関研究部門HP：公開日 2008.04.17 プロトンチャネルとしてのTRPM7：その分子基盤：Numata T, Okada Y. Proton conductivity through the human TRPM7 channel and its molecular determinants. J Biol Chem 283, 15097-103, 2008.
• [備考] 生理学研究所HP＆機能協関研究部門HP：公開日 2007.04.06 TRPM7は細胞容積調節に関与するメカノセンサーチャネルである：Numata T, Shimizu T, Okada Y. TRPM7 is a stretch- and swelling-activated cation channel involved in volume regulation in human epithelial cells. Am J Physiol Cell Physiol 292: C460-7, 2007；Numata T, Shimizu T, Okada Y. Direct mechano-stress sensitivity of TRPM7 channel. Cell Physiol Biochem 19: 1-8, 2007.