イノシトール3リン酸受容体の構造と機能の分子細胞生物学的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03455023
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 古市 貞一 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (50219094)
• キーワード: イノシトール3リン酸 / IP_3受容体 / Ca^<2+>チャネル / 細胞内カルシウム / シグナル伝達 / ショウジョウバエ

研究概要

(1)ショウジョウバエのIP_3受容体とIP_3/Ca^<2+>シグナリング
ショウジョウバエ頭部よりIP_3受容体cDNAを単離し、その全一次構造を決定した。既に得ているマウス受容体との比較から、IP_3受容体の基本構造が明かとなった。体各部から調製した膜画分に高低さはあれ、特異的な[^3H]IP_3結合活性があることを明らかとした。しかし、目を欠損したeyes-absent変異体(eya)ではIP_3結合活性は低下していた。また、IP_3受容体mRNAの発現が発生段階を通じて観察され、各ステージで変化する事も明らかとした。成虫では、特に感覚器官や筋肉組織でIP_3受容体mRNAの発現が著しいことがわかった。これらは、ショウジョウバエにおける多様な生理現象でのIP_3/Ca^<2+>シグナル伝達の役割を示唆するものである。IP_3受容体の染色体マッピングの結果から、IP_3受容体遺伝子座(第3染色体右腕83A5-9)はいままでに知られているミュータント遺伝子座とは合致しない。本研究により、ショウジョウバエを使い、生物個体レベルでのIP_3受容体の生理機能にアプローチできる基盤ができた。
(2)IP_3受容体タイプ1mRNAのマウス脳における発現分布とタイプ1受容体遺伝子座の解析
IP_3受容体タイプ1mRNAのマウス脳における発現分布をin situハイブリダイゼーション法で詳細に検討した。タイプ1受容体は、中枢神経系全体に渡って発現しているが、特に嗅結節、線状体、大脳皮質、海馬CA1錐体細胞、小脳プルキンエ細胞で強く発現していた。小脳プルキンエ細胞では、その細胞体のみならず樹状突起にもmRNAの局在が観察され、転写後のmRNAの移動と樹状突起での翻訳が示唆された。一方、タイプ2と3受容体をプローブとした実験では、明らかな脳内局在が観察されなかった。いずれにしても中枢神経系ではタイプ1受容体が優先的に発現しており、このホモ4量体が脳機能における多くのIP_3/Ca^<2+>シグナリングに関係していると考えられる。また、タイプ2と3受容体サブユニットからなる受容体チャネルは、それ以外の脳機能に関係しているのかも知れない。タイプ1受容体遺伝子の染色体マッピングから、第6染色体のopisthotonos変異遺伝子(opt;52cM)の近傍に存在することが明かとなった。optミュータント・マウスは、生後まもなく著しい行動異常を示し、離乳を前後して死亡することが報告されている。今後、optとタイプ1受容体遺伝子の同座性を調べる必要がある。

研究成果

• [文献書誌] Yoshikawa,S.: "Molecular cloning and characterization of the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor in Drosophila melanogaster." Journal of Biological Chemistry.267. 16613-16619 (1992)
• [文献書誌] Furuichi,T.: "Widespread expression of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 gene(Insp3rl)in the mouse central nervous system." Receptors and Channels.(in press).
• [文献書誌] Fujita,Y.: "Primary structure and functional expression of the ω-contoxin-sensitive N-type calcium channel from rabbit brain." Neuron.(in press).
• [文献書誌] 古市 貞一: "「イノシトール3リン酸(IP_3・Ca^<2+>シグナリングとIP_3受容体」" 日本農芸化学会 化学と生物. 31. 2-3 (1993)
• [文献書誌] Furuichi,T.: "“Structure and function of the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor" In Neuroreceptors,Ion Channels and the Brain(N.Kawai et al.,ed)" Elsevier Science Publishers B.V., 9 (1992)