心筋細胞膜のイオンチャネルの再構成:イオンチャネル活性を指標とした脂質ー蛋白質相互作用及び膜ー細胞質相互作用の研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460269
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 桐野 豊 九州大学, 薬学部, 教授 (10012668)
• 研究分担者: 平嶋 尚英 九州大学, 薬学部, 助手 (10192296) ; 安西 和紀 九州大学, 薬学部, 助手 (70128643)
• キーワード: 心筋細胞膜ベシクル / 脂質平面膜 / イオンチャネル / 単一チャネル電流 / 細胞質因子 / 再構成 / B型Ca^<2+>チャネル

研究概要

ブタ心室筋細胞膜ベシクルを脂質平面膜に再構成し、Ba^<2+>透過性チャネル、Na^+透過性チャネルを検出した。Ba^<2+>透過性チャネルは、ほとんどの場合、複数のコンダクタンスレベルが同時に観察された。観察された複数のBa^<2+>透過性チャネルは、負の膜電位で開確率が高く、不活性化しないものであり、L型Ca^<2+>チャネルブロッカ-のニフェジピンに非感受性であった。これらの性質は、L型Ca^<2+>チャネルやT型Ca^<2+>チャネルとは異なっていたが、Coulombeらがintactな細胞で検出した静止電位でも開口するBa^<2+>透過性チャネルと類似していた。複数のBa^<2+>透過性チャネルの中から、コンダクタンスの類似性により、これまでに報告されているB型Ca^<2+>チャネルに相当するものを同定した。負の膜電位で開く、このようなCa^<2+>チャネルの生理的意義は今のところ不明であるが、心筋細胞の ^<45>Ca取り込み実験において検出されている静止状態の取り込みに対応するものである可能性がある。
Na^+透過性チャネルの中から、これまでintactな細胞で報告されていない非選択性カチオンチャネルを新たに見い出し、単一チャネルレベルで詳しく調べた。このチャネルは負の膜電位で開確率が上昇し、Na^+とK^+の透過性比が1であり、単一チャネルコンダクタンスは600mM Naclの対称溶液下で10pS(-80〜0mV)および26pS(0〜+60mV)であった。また、ニフェジピン、テトロドトキシン、テトラエチルアンモニウム,4アミノピリジンに非感受性であった。
心室筋細胞質溶液が平面膜に作用し、それだけでチャネル様のコンダクタンス上昇を引き起こしたので、心筋細胞膜イオンチャネルに対する細胞質の作用に関しては、はっきりした結論は得られなかった。この結果は、可溶性蛋白の中にも膜に作用してチャネルを形成するものがあることを示唆し、今後のイオンチャネル研究に注意を促すものである。

研究成果

• [文献書誌] Yutaka KIRINO,Naohide HIRASHIMA,Yoshiro SAITO: "Patchーclamp measurements of ion channels in biomembrane vesicles reconstituted into giant proteoliposomes by freezeーthawing without use of detergent" Methods Neurosic.4. 374-383 (1991)
• [文献書誌] Kazunori ANZAI,Hitomi KADONO,Mitsuyo HAMASUNA,Sannammu LEE,Haruhiko AOYAGI,Yutaka KIRINO: "Formation of ion channels in planar lipid bilayer membranes by synthetic basic peptides" Biochim.Biophys.Acta. 1064. 256-266 (1991)
• [文献書誌] Naohide HIRASHIMA,Hitoshi ISHIBASHI,Yutaka KIRINO: "Comparative electrophysiological study of reconstituted membrane preparations of the potassium channel of the rabbit skeletal musscle sarsoplasmic reticulum" Biochim.Biophys.Acta. 1067. 235-240 (1991)
• [文献書誌] Yukio AGAWA,S.LEE,S.ONO,H.AOYAGI,M.OHNO,T.TANIGUCHI,K.ANZAI,Yutaka KIRINO: "Interaction with phospholiped bilayers,ion channel formation,and antimicrobial activity of basic amphipathic αーhelical model peptide having various chain length" J.Biol.Chem.266. 20218-20222 (1991)
• [文献書誌] 安西 和紀,桐野 豊: "骨格筋小胞体Caポンプの起電性:新しい実験法による研究の新展開" 実験医学.
• [文献書誌] 桐野 豊,小沢 俊彦: "エッセンスESRー基礎と実験ー" 廣川書店, 169 (1991)
• [文献書誌] 桐野 豊(井村 裕夫,岡 哲雄,芳賀 達也,岸本 英爾 編): "「レセプタ-」" 朝倉書店,
• [文献書誌] 桐野 豊(荒田 洋治 編): "「薬物の構造解析と医薬品開発」" 廣川書店,
• [文献書誌] 桐野 豊(中嶋 暉躬,吉岡 正則 編): "「生体成分の分析科学」" 廣川書店,