神経細胞内における内向き整流K^+チャネルの部位特異的発現の機能的意義と分子機構

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09044296
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 倉智 嘉久 大阪大学, 医学部, 教授 (30142011)
• 研究分担者: 稲野辺 厚 大阪大学, 医学部, 助手 (00270851) ; 山田 充彦 大阪大学, 医学部, 助手 (10263237) ; 堀尾 嘉幸 大阪大学, 医学部, 助教授 (30181530) ; CLAPHAM Davi ハーバード大学, 医学部, 教授
• キーワード: カリウム / 内向き整流K^+チャネル / グリア細胞 / クラスター / 網膜 / ミュラー細胞 / インスリン / ラミニン

研究概要

内向き整流K^+チャネルは現在13種類クローン化されており4つのサブファミリーに分類できる。これらのチャネルの電気生理学的性質は各サブファミリー間では比較的よく似ていおり、いずれも、脳に発現がみられるが個々のチャネルの発現分布のパターンは異なっている。即ち、Kir2.x/IRKファミリーのKir2.1/IRK1,Kir2.2/IRK2,Kir2.3/IRK3ではいずれも神経細胞に発現がみられたが、Kir2.1/IRK1が脳全体に広く分布するもののその発現量は少なく、Kir2.2/1RK2は小脳の顆粒細胞に強い発現が見られ、また、海馬にも発現がみられた。Kir2.3/IRK3では大脳皮質、海馬、嗅脳などの全脳部分に発現がみられ小脳にはほとんど発現していなかった。一方、Kir4.1/K_<AB>-2ではグリア細胞に強い発現が見られ、網膜ミュラー細胞、小脳バーグマングリア細胞、内耳Nガングリオン細胞を取り巻くグリアのサテライト細胞に発現が見られた。網膜ミュラー細胞を用いて、さらに検討したところ、Kir4.1/K_<AB>-2は細胞全体に集積した状態(クラスター状)で広く分布していることを抗体を用いて明らかとした。この集積はSAP97という細胞内蛋白質がチャネルC末端に結合しておきていることを明らかとした。さらに、初代培養化した網膜ミュラー細胞でのKir4.1/K_<AB>-2の発現はインスリンとラミニンの存在が必要であり、インスリンはそのmRNAを増加させるがインスリンのみでは細胞膜上にチャネルが形成されないこと、ラミニンが存在してはじめて機能を持ったチャネルが膜上にあらわれ、その際、チャネルはクラスターしていることを明らかとした。Kir4.1/K_<AB>-2はその電気生理学的性質から、生理的には神経細胞が細胞外に放出するK^+を吸い込み、また、そのK^+を細胞外のK^+濃度の低い部位に出すいわゆるSpatial Bufferingの機能をおこなっているものと考えられ、チャネルの必要な部位に十分なチャネルを集めることにラミニンやSAP97が働いているものと考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Ito H, et al.: "Phosphorylation-independent inhibition by intracellular cyclic nucleotides of brain inwardly rectifying K^+ current expressed in Xenopus oocytes." FEBS Letters. 402. 12-16 (1997)
• [文献書誌] Yamada M, et al.: "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] Horio Y, et al.: "Clustering and enhanced activity of an inwardly recitfying potassium channel,Kir4.1.by an anchoring protein.PSD-95/SAP 90 family." The Journal of Biological Chemistry. 272. 12885-12888 (1997)
• [文献書誌] Hibino H, et al.: "An ATP-depcndent inwardly rectifying potassium channcl,KAB-2 (Kir4.1),in cochlear stria vascularis of inner ear:its specific subcellular localization and correlation with the formation of endocochlear potential." The Journal of Neuroscience. 17. 4711-4721 (1997)
• [文献書誌] Morishige K, et al.: "Assignment of the murine inwardly rectifying potassium channel IRK3 gene (Kcnj4) to the mouse Chromosome 15." Mammalian Genome. 8. 699-700 (1997)
• [文献書誌] Takumi T, et al.: "A dye terminator method for automated DNA sequencing using four fluorescent dideoxynucleosides and thermal cycling." Analytical Sciences. 13. 735-739 (1997)
• [文献書誌] Isomoto S.et al: "Sur2 and Kcnj8 genes are tightly linked on the distal region of mouse chromosome." Mammalian Genome. 8. 790-791 (1997)
• [文献書誌] Ishii M, et al.: "Expression and clustcred distribution of an inwardly rcctifying potassium channel,KAB-2/Kir4.1,on mammalian retinal mulcr cell membrane:Thcir Rcgulation by insulin and laminin signals." The Journal of Neuroscience. 17. 7725-7735 (1997)
• [文献書誌] Tada Y, et al.: "Assignment of the glial inwardly rectifying potassium channel KAB-2/Kir4.1 (Kcnj10) gene to the distal region of mouse chromosome 1." Genomics. 45. 629-630 (1997)
• [文献書誌] Okuyama Y, et al.: "Properties of SUR2A/Kir6.2 ATP-sensitive K^+ channels expressed in a mammalian cell line,HEK 293T cells." Pfulers Archiv European Jounal of Physiology. (in press). (1998)
• [文献書誌] Kim DH, et al.: "Molecular cloning and functional expression of a novel weak inward rectifier K^+ channel with two pore domains predominantly expressed in heart." Circulation Research. (in press). (1998)
• [文献書誌] YakushigawaH, et al.: "A novel junction-like membrane complex in the optic nerve astrocytes of the Japanese Macaqque with a possible ralatin to a potassium ion channel." Anatomical Record. (in press). (1998)