イオンチャンネルの立体構造と作用機構に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02044080
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 沼 正作 京都大学, 医学部, 教授 (50025516)
• 研究分担者: BEAM Kurt G. コロラド州立大学, 獣医学部生理学教室, 教授 ; STUHMER Walt マックス, プランク生物物理化学研究所・膜生物物理部門, 研究員 ; SAKMANN Bert マックス, プランク医学研究所・細胞生理学部門, 部長 ; MICHEL Hartm マックス, プランク生物物理研究所・分子膜生化学部門, 部長 ; 福田 和彦 京都大学, 医学部, 助手 (90199224) ; 田辺 勉 京都大学, 医学部, 助手 (70183069) ; 井本 敬二 京都大学, 医学部, 助教授 (00176512)
• キーワード: ニコチン性アセチルコリン受容体 / Na^+チャンネル / Ca^<2+>チャンネル / cDNA発現 / 部位特異的変異 / イオン選択性 / 興奮収縮連関 / 電位感受機構

研究概要

CHO細胞を用いた培養系でcDNAよりニコチン性アセチルコリン受容体サブユニット蛋白を大量発現させ、得られた標品を精製し結晶化条件の設定を開始している。また蛋白発現の効率化を目指しバキュロウイルスを用いる系を検討中である。ウシ骨格筋ニコチン性アセチルコリン受容体α、β、δサブユニットより構成されるチャンネルがアゴニストなしに高頻度に開くこと、イオンの透過特性がγまたはεサブユニットを含むチャンネルとは異なることを見いだし、γおよびεサブユニットがチャンネルの性質を決定する上で重要であることを示した。変異を導入したニコチン性アセチルコリン受容体チャンネルの解析から、イオン透過速度を決定する中間環のアミノ酸残基がイオン選択に重要であることを見いだし現在解析中である。Na^+チャンネルのrepeat IのS5とS6の間に位置しテトロドトキシンの感受性に関与することが示された部位の周辺および他のrepeatの相同部位に変異を導入し、変異がテトロドトキシン感受性、イオン透過速度、イオン選択性に及ぼす影響を検討中である。骨格筋および心筋ジハイドロピリジン(DHP)受容体よりなるキメラDHP受容体を作製し、muscular dystrophyマウス骨格筋細胞に発現させたキメラDHP受容体の機能解析から、細胞外液のCa^<2+>を必要としない骨格筋タイプの興奮収縮連関を示すにはrepeat IIとIIIの間の部分が骨格筋由来であることが必要であることを明らかにした。
muscular dysgenesisマウス骨格筋細胞に骨格筋、心筋またはキメラDHP受容体を発現させることにより、charge movementが回復することを示した。このことはDHP受容体が興奮収縮連関の電位感受部位であるという仮説を強く支持する。

研究成果

• [文献書誌] Tanabe,T.et al.: "Cardiacーtype excitationーcontraction coupling in dysgenic skeletal muscle injected with cardiac dihydropyridine receptor cDNA" Nature. 344. 451-453 (1990)
• [文献書誌] Tanabe,T.et al.: "Regions of the skeletal muscle dihydropyridine receptor oritical for excitationーcontraction coupling" Nature. 346. 567-569 (1990)
• [文献書誌] Adams,B.A.et al.: "Intramembrane charge movement restored in dysgenic skeletal muscle by dihydropyridine receptor cDNAs" Nature. 346. 569-572 (1990)
• [文献書誌] Nakai,J.et al.: "Primary structure and functional expression from cDNA of the cardiac ryanodine receptor/calcium release channel" FEBS Lett.271. 169-177 (1990)
• [文献書誌] Sakimura,K.et al.: "Functional expression from cloned cDNAs of glutamate receptor species responsive to kainate and quisqualate" FEBS Lett.272. 73-80 (1990)
• [文献書誌] Jackson,M.B.et al.: "Spontaneous and agonistーinduced openings of an acetylcholine receptor channel composed of bovine muscle αー,βー and γーsubunits" Pflugers Arch.417. 129-135 (1990)
• [文献書誌] Higashida,H.et al.: "Selective coupling of different muscarinic acetylcholine receptors to neuronal calcium currents in DNAーtransfected cells" Proc.R.Soc.Lond.B. 242. 68-74 (1990)