ATP感受性K^+チャネルの選択的開閉薬の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10557002
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 稲垣 暢也 秋田大学, 医学部, 教授 (30241954)
• 研究分担者: 岡田 敏一 ノバルテイスファーマ(株)宝塚研究所, 研究職 ; 山田 勝也 秋田大学, 医学部, 助手 (40241666) ; 堀本 直幹 秋田大学, 医学部, 講師 (40243927)
• キーワード: ATP感受性K^+チャネル / インスリン / スルホニル尿素 / 膵β細胞 / 心筋細胞

研究概要

ATP感受性K^+チャネル(K_<ATP>チャネル)は、細胞内ATPによって開閉が調節されるK^+チャネルである。申請者らは膵β細胞のK_<ATP>チャネルがスルフォニル尿素受容体SUR1と内向き整流性K^+チャネルKir6.2の複合体、心筋のK_<ATP>チャネルが新たなスルフォニル尿素受容体SUR2AとKir6.2の複合体であることを明らかにした。本研究では、各組織に選択的なK_<ATP>チャネルの開閉薬を開発することを目的とする。
膵β細胞型K_<ATP>チャネル(SUR1/Kir6.2)と心筋型のK_<ATP>チャネル(SUR2A/Kir6.2)はチャネル閉鎖薬であるスルフォニル尿素剤グリベンクラミドやチャネル開口薬であるジアゾキサイドに対する反応性が大きく異なる。これらは両者間で異なるSURサブユニットの相違による。そこで、SUR1とSUR2Aのキメラを作成してグリベンクラミドやジアゾキサイドの作用点の同定を試みた。作成したすべてのSURのキメラはCOS1細胞にKir6.2との共発現によりチャネル電流が認められた。次に、この電流に及ぼすグリベンクラミドやジアゾキサイドの効果を観察し、これらの薬剤のSUR1における作用領域をある程度まで絞り込んだ。現在では、さらに狭い領域を組換えたキメラを10種類以上作成してCOS1細胞に発現させ、^3H標識のグリベンクラミドの結合親和性を検討しており、SUR1の分子内でグリベンクラミドとの結合に特に重要な部位がほぼ同定できた(投稿準備中)。
次に、再構成K_<ATP>チャネルに及ぼすG蛋白質の効果をパッチクランプ法を用いて検討した。その結果、G蛋白質の特にαサブユニットがK_<ATP>チャネルを直接調節していること、その調節様式が膵β細胞型K_<ATP>チャネルと心筋・骨格筋型のK_<ATP>チャネルとの間で異なり、その相違がSURサブユニットの相違によることが明らかになった。
さらに、膵β細胞型と心筋型のK_<ATP>チャネルに共通のKir6.2のノックアウト (KO)マウスを用いて特に神経細胞のK_<ATP>チャネルについて薬理学的検討を行った。KOマウスは千葉大学の清野教授との共同研究により使用可能となった。その結果、対照マウスの黒質神経細胞には薬理学的に膵β細胞型のK_<ATP>チャネル(SUR1/Kir6.2)電流が観察されたが、KOマウスの黒質細胞においてはそれが認められなかった。今後、このKOマウスを用いてK_<ATP>チャネル開閉薬の効果を検討することが可能であるだけでなく、K_<ATP>チャネルの生理学的意義が個体あるいは細胞レベルで明らかになると思われる。

研究成果

• [文献書誌] Sanchez, J.A., Gonoi, I., Inagaki, N., Katada, T., and Seino, S.: "Modulation of reconstituted ATP-sensitive K^+ channels by GTP-binding proteins." J.Physiol.507. 315-324 (1998)
• [文献書誌] Inagaki, N., and Seino, S.: "ATP-sensitive potassium channels: structure, functions, and pathophysiology." Jpn.J.Physiol.48. 397-412 (1998)
• [文献書誌] 中田正範、稲垣暢也: "インスリン分泌の分子メカニズム." Mebio. 15. 24-29 (1998)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "K_<ATP>チャネルの分子構造と機能." 腎と透析. 45. 651-656 (1998)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "糖尿病とK_<ATP>チャネル." 診断と治療. 86. 2085-2090 (1998)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "ATP感受性K^+チャネル." 医学のあゆみ. 188. 309-313 (1999)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "受容体型ABCタンパク質SUR." 最新医学. 54. 374-381 (1999)