Hergチャネルにおける遅い脱活性化の分子機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12670081
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 石井 邦明 山形大学, 医学部, 助教授 (10184459)
• 研究分担者: 蓬田 伸一 山形大学, 医学部, 助手 (90250802)
• キーワード: HERG / 脱活性化 / アミノ末端領域 / 第6膜貫通領域 / 抗不整脈薬 / 卵母細胞

研究概要

HERGチャネル第6膜貫通領域の脱活性化に与える影響とアミノ(N)末端領域(遅い脱活性化に関与すると報告されている)との関係および脱活性化の遅延と薬物作用との関係について検討した。
1.点変異体を作製して検討したところ、HERGチャネルの647番目(第6膜貫通領域)のアミノ酸が芳香環を有している際にチャネルの脱活性化が遅延することが明らかになった。
2.脱活性化の速度を決定する上においてN末端の構造と第6膜貫通領域との間に何らかの関係があるのかどうかを検討する目的で、野生型(WT)と脱活性化の遅延が認められるI647F変異体についてN末端領域を欠失させたWTΔ2-354、I647FΔ2-354を作製した。それらN末端欠失変異体とWT及びI647Fを流れる電流を比較したところ、I647FΔ2-354を流れる電流の脱活性化はWTよりも速くなっていたが、WTΔ2-354よりは依然として遅いものであった。この結果から、N末端領域と第6膜貫通領域が脱活性化に影響を与えるのは、別の機構によっているのであろうと考えられた。
3.脱活性化の遅延が認められるI647F、I647Y、I647WにおいてキニジンやE-4031など抗不整脈薬の作用が減弱していた。しかし、WTよりも速い脱活性化を示すI647FΔ2-354においても薬物作用の減弱が認められたため、脱活性化の遅延のみによって薬物の作用が減弱しているのではないと考えられた。
4.脱活性化に影響を与えるN末端領域の数と脱活性化の関係を調べることが大きな目的の一つであるが、そのために作製したN末端欠失変異体とWTとのタンデム変異体においては、明らかなK^+電流が観察されず、残念ながらその点に関しての検討は出来ていない。
5.KcsAチャネルの結晶構造をもとにしてHERGチャネルのポア領域のモデリングを行ったところ、647番目のアミノ酸はチャネル孔の外側を向いているものと考えられた。しかし、何故その部位の芳香環が脱活性化や薬物の作用に影響を与えるのかについては明らかではない。

研究成果

• [文献書誌] Kerr, P.M.: "Heteromultimeric Kv1.2-Kv1.5 channels underlie 4-aminopiridine-sensitive delayed rectifier K^+current of rabbit vascular myocytes"Circ.Res.. 89. 1038-1044 (2001)
• [文献書誌] Ishii, K.: "An amino acid residue whose change by mutation affects drug binding to the HERG channel"FEBS Lett.. 506. 191-195 (2001)
• [文献書誌] Ishii, K.: "Differential sensitivity of Kv1.4,Kv1.2 and their tandem channel to acidic pH:involvement of a histidine residue in high sensitivity to acidic pH"J.Phar.Exp.Ther.. 296. 405-411 (2001)
• [文献書誌] Claydon, T.W.: "Inhibition of the K+channel Kv1.4 by acidosis:protonation of an extracellular histidine slows the recovery from N-type inactivation"J.Physiol.. 526・2. 253-264 (2000)
• [文献書誌] Hashimoto, Y.: "Changes in the inactivation of rat Kv1.4 K^+channels induced by varying the number of inactivation particles"J.Biol.Chem.. 275. 9358-9362 (2000)