心筋における内向き整流特性カリウムチャネルの分子多様性の解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07670779
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 黒田 正男 大阪大学, 医学部, 講師 (90028556)
• 研究分担者: 磯本 正二郎 大阪大学, 医学部, 助手 (80273671) ; 堀尾 嘉幸 大阪大学, 医学部, 講師 (30181530)
• キーワード: 内向き整流カリウムチャネル / ATP感受性カリウムチャネル / 心臓 / RT-PCR / クローニング / iK1チャネル / スルフォニル尿素受容体 / 培養細胞

研究概要

心筋細胞において内向き整流カリウムチャネルは静止膜電位を深く保ちカリウムの平衡電位より脱分極側で外向き電流を通しにくくすることによって心筋特有の長い活動電位を作ることに寄与していると考えられている。心筋の内向き整流カリウムチャネルを分子レベルで調べることを目的として、Northern blotで心臓に発現することが判明しているIRK1とIRK2についてこの2種類のチャネルがヘテロ4量体を形成するかどうかを両者の遺伝子をタンデムに結合させて検討したがIRK1とIRK2共にホモでのみチャネルを形成することが判明した。単一心房筋細胞および単一心室細胞を用いたRT-PCRによる検討をおこなったところ、心房筋、心室筋ともにIRK2は発現しているがIRK1は発現していないことが明らかとなった。恐らく、IRK1は心臓の結合組織か、もしくは内皮細胞等の非筋細胞に発現していると考えられた。したがって、本研究によりこれまでその分子レベルでの組成が不明であったiK1チャネルがIRK2によって形成されていることが初めて明らかとされた。一方、心臓にはATPによって調節されるATP感受性カリウムチャネル(K_<ATP>)がある。心臓のK_<ATP>をクローン化して他の種類のK_<ATP>と比較検討をおこない分子レベルでK_<ATP>を解明することを目的として、サブユニットであるBIRとuK_<ATP>をクローン化した。また、スルフォニル尿素受容体SUR2A,SUR2Bを新たにクローン化した。SUR2A,SUR2B共に培養細胞(HEK)においてBIRもしくはuK_<ATP>とともに共発現させることによってK_<ATP>が出現した。SUR2AとBIRはともに心臓に発現が見られるが、SUR2AとBIRを構成サブユニットとするK_<ATP>を培養細胞系に発現させ解析したところ、心臓のK_<ATP>チャネルの性質と非常に似ていることが明らかとなった。以上から心臓の内向き整流カリウムチャネルを分子レベルで明らかとすることができた。

研究成果

• [文献書誌] Horio Y: "Clustering and enhanced activity of an inwardly rectifying potassium channel,Kir4.1.by an anchoring protein,PSD-95SAP 90 family." The Journal of Biological Chemistry. (in press). (1997)
• [文献書誌] Yamada M.: "Sulfonylurea receptor 2B and Kir6.1 form a sulfonilurea-sensitive but ATP-insensitive K+ channel." Journal of Physiology. 499. 715-720 (1997)
• [文献書誌] Isomoto S.: "Inwardly rectifying potassium channels : their molecular heterogeneity and function." Japanese Journal of Physiology. (in press). (1997)
• [文献書誌] Isomoto S.: "Molecular aspects of ATP-sensitive K+ channels in the cardiovascular system." Journal of Cardiovascular Electrophysiology. (1997)
• [文献書誌] Horio Y.: "Differential distribution of classical inwardly rectifying potassium channel mRNAs in the brain : comparison of IRK2 with IRK1 and IRK3." FEBS Letters. 379. 239-243 (1996)
• [文献書誌] Isomoto S.: "A novel ubiquitously-distributed isoform of GIRK2(GIRK2B) enhances GIRK1-expression of the G-protein-gated K+ current in Xenopus oocytes." Biochemical and Biophysical Research Communications. 218. 286-291 (1996)
• [文献書誌] Yamashita T.: "Competition between Mg2+ and spermine for a cloned IRK2 channel expressed in a human cell line." Journal of Physiology. 493. 143-156 (1996)
• [文献書誌] Isomoto S.: "A novel sulfonylurea receptor forms with BIR(Kir6.2) a smooth muscle type ATP-sensitive K+ channel." The Journal of Biological Chemistry. 271. 24321-24324 (1996)