内向き整流カリウムチャネルのポリアミン受容体の解析と新しい潜在的薬物作用点の検討

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08457636
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山田 充彦 大阪大学, 医学部, 助手 (10263237)
• 研究分担者: 稲野辺 厚 大阪大学, 医学部, 助手 (00270851)
• キーワード: 内向き整流K^+チャネル / Mg^<2+> / ポリアミン / I_<KI>チャネル / IRK2 / Kir2.2

研究概要

本研究で我々は、心筋細胞の内向き整流K^+(Kir)チャネルI_<KI>のクローンIRK2をヒト胎児腎由来HEK293T細胞株にトランスフェクションし、構成されたチャネルの細胞内ポリアミン/Mg^<2+>に対する反応性を検討した。IRK2チャネルは、パッチクランプ法のセルアッタチドパッチ内で強い内向き整流特性を示したが、ポリアミン/Mg^<2+>欠く溶液で細胞内側を潅流したインサイドアウト(IO)パッチ内でほとんど完全に内向き整流特性を失った。したがって、このチャネルの内向き整流特性は、チャネルの内因性の特性ではない。IOパッチ細胞内側にMg^<2+>を加えると、チャネルの外向き電流が濃度依存的に瞬時的にブロックされた。K^+平衡電位(E_K)より40mV陽性の膜電位で、Mg^<2+>のIC_<50>値は約10μMであった。Mg^<2+>は、チャネルのサブコンダクタンスを誘発して外向き電流を抑制した。一方、ポリアミンの一種であるスペルミンは,IOパッチ細胞内側に加えると、チャネルの開口確率を時間依存性に低下させて外向き電流を抑制した。E_K+40mVでスペルミンのIC_<50>値は約3nMであった。一方、スペルミンとMg^<2+>を同時に投与すると、スペルミン単独投与時よりチャネルの内向き整流特性は減弱し、この現象はMg^<2+>とスペルミンがチャネル内の同じ部位に拮抗的に結合するとしたモデルで良く説明できた。したがって、細胞内の二価イオンでポリアミンによる内向き整流特性を調節できる可能性が考えられた。一般に、心筋細胞内のMg^<2+>及びポリアミン濃度は、それぞれmMおよび100μMオーダーであることが知られているので、I_<KI>チャネルの生理的な内向き整流特性は細胞内のポリアミン/Mg^<2+>ブロックの連関により生じることが考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Yamashita,T., et al.: "Competition between Mg^<2+> and spermine for a cloned IRK2 channel expressed in a human cell line." J.Physiol.(Lond.). 493. 143-156 (1996)
• [文献書誌] Isomoto,S., et al.: "A novel ubiquitously distributed isoform of GIRK2 (GIRK2B) enahances GIRK1 expression of the G-protein-gated K^+ current in Xenopus oocytes." Biochem.Biophys.Res.Commun.218. 286-291 (1996)
• [文献書誌] Kondo,C., et al.: "Cloning and functional expression of a novel isoform of ROMK inwardly rectifying ATP-dependent K^+ channel,ROMK6 (Kir1.1f)." FEBS Letts.399. 122-126 (1996)
• [文献書誌] Robinson,I.M., et al.: "Specialized release zones in chromaffin cells examined with pulsed-laser imaging." Cell Calcium. 20. 181-201 (1996)
• [文献書誌] Isomoto,S., et al.: "A novel sulfonylurea receptor forms with BIR (Kir6.2) a smooth muscle type ATP-sensitive K^+ channel." J.Biol.Chem.271. 24321-24324 (1996)
• [文献書誌] Hosoya,Y., et al.: "A functional model for G protein activation of the muscarinic K^+ channel in guinea pig atrial myocytes : spectral analysis of the effect of GTP on single-channel kinetics." J.Gen.Physiol.108. 485-495 (1996)
• [文献書誌] Yamada,M.et al.: "Sulfonylurea receptor 2B and KIR6.1 form a sulphonylurea-sensitive but ATP-insensitive K^+ channel." J.Physiol.(Lond.). 499. 715-720 (1997)
• [文献書誌] Horio,Y., et al.: "Clustering and enbanced activity of an inwardly rectifying potassium channel, Kir4.1,by an anchoring protein,PSD-95/SAP90." J.Biol.Chem.272. 12885-12888 (1997)
• [文献書誌] Hibino,H., et al.: "An ATP-dependent inwardly rectifying potassium channel,K_<AB>-2 (Kir4.1),in cochlear stria vascularis of inner ear : its specific subcellular locarization and correlation with the formation of endocochlear potential." J.Neurosci.17. 4711-4721 (1997)