イオン・水ベクトル輸送におけるカリウムチャネル極性分布の役割とその分子基盤

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12144207
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 倉智 嘉久 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (30142011)
• 研究分担者: 石井 優 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10324758) ; 種本 雅之 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (40303945) ; 稲野辺 厚 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (00270851) ; 丸山 芳夫 東北大学, 医学部, 教授 (00133942)
• キーワード: 内向き整流性カリウムチャネル / 水チャネル / 上皮細胞 / ホメオスターシス / 腎臓 / グリア細胞

研究概要

本領域研究では、上皮細胞におけるイオン・水など小分子の極性をもった輸送(ベクトル輸送)の分子基盤を解明し、その異常によって生じる病態生理の理解や、治療法の開発を目的としている。特に本研究班では、イオンチャネルに注目しその細胞内局在機構について研究を進めている。
我々の教室でクローニングに成功し、上皮細胞系に幅広く発現している内向き整流性カリウムチャネル(Kir)であるKir4.1は、腎臓や網膜ミュラー細胞、脳質脈絡膜上皮細胞に発現し、K^+のベクトル輸送に関わっていることを我々は既に明らかにしているが、さらにKir4.1が中枢神経系のアストログリアに広汎に発現し、神経の興奮によって上昇した細胞外K^+イオンをくみ取る作用(K^+ buffering action)に関与していることを明らかにした(Higashi et al.,2001)。また胃壁細胞においてはH^+-K^+ ATPaseと共役して作用し、胃酸分泌に関与していることを明らかにした(Fujita et al.,2002)。網膜色素上皮細胞では頂上膜突起の先端側でのKir4.1の発現を既に明らかにしていたが、突起の基部に別のK^+チャネルKir7.1が発現しており、特殊なチャネル局在をしていることが今回明らかにされた(Kusaka et al.,2001)。
Kir5.1はKir4.1と同じKirに属するチャネルであるが、腎臓では遠位尿細管に高発現し、Kir4.1とheterotetramerを形成して細胞外pH感受性チャネルとして機能していることを既に見出していた。今回我々はKir5.1が細胞膜裏打ち蛋白の一種であるPSD-95と共発現させるとKir5.1のみでチャネル電流を構成することを発見した(Tanemoto et al.,2002)。さらにKir5.1に対する特異抗体で免疫染色をし、中枢神経系においてKir5.1のhomomericなチャネルが存在する可能性を見出した。

研究成果

• [文献書誌] M.Tanemoto, et al.: "PSD-95 mediates formation of a functional homomeric Kir5.1 channel in the brain"Neuron. (in press). (2002)
• [文献書誌] M.Ishii, et al.: "PIP_3 inhibition of RGS protein and its reversal by Ca^<2+>/calmodulin mediate voltage-dependent control of G protein cycle in a cardiac K^+ channel"Proceedings of National Academy of Science, USA. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Matsushita, et al.: "Intramolecular interaction of SUR2 subtypes for intracellular ADP-induced differential control of K_<ATP> channels"Circulation Research. (in press). (2002)
• [文献書誌] A.Fujita, et al.: "Specific localization of an inwardly rectifying K^+ channel, Kir4.1, at the apical membrane of gastric parietal cells ; its possible involvement in K^+ recycling for activation of H^+/K^+-pump"The Journal of Physiology. (in press). (2002)
• [文献書誌] M.Ishii, et al.: "Ca^<2+>-elevation evoked by membrane-depolarization regulates G protein-cycle via RGS proteins in the heart"Circulation Research. 89・11. 1045-1050 (2001)
• [文献書誌] K.Higashi, et al.: "An in wardly rectifying K^+ channel, Kir4.1, expressed in astrocytes surrounds synapses and blood vessels in brain"American Journal of Physiology. 281・3. C922-C931 (2001)