膜電位依存性プロトンチャネルによるシグナリング機構の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14570045
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 久野 みゆき 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (00145773)
• キーワード: プロトンチャネル / 温度依存性 / 破骨細胞 / 細胞膨化 / pH調節 / プロトンセンサー / ホルボールエステル / ミクログリア

研究概要

開口すると短時間に大量のH^+を細胞外に排出し細胞内外で急激なpH変動(H^+シグナル)を引き起こす膜電位依存性H^+チャネルのユニークな機能的役割を解明するために、穿孔パッチ法を用い内因性バッファー作用下でpH環境の変化を導入し、H^+チャネルを制御する分子およびその作用機構を検討した。破骨細胞では、ホルボールエステル刺激によって細胞アシドーシスとNADPH oxidase活性化が生じた。クランプ下での細胞内pH変動やNADPH oxidase活性は、それぞれH^+チャネルの逆転電位およびelectron電流によってリアルタイムに検出することができた。この過程でH^+チャネルが活性化されると、H^+排出による細胞内pHの上昇とH^+の平衝電位への膜電位のシフトが起こり、アシドーシスが解除されるとチャネル活性が低下する時間経過も明らかになった。ミクログリアでは、急速で一過性(負荷NH_4Clの除去)、急速で持続性(乳酸アシドーシス)、緩徐で持続性(細胞外無機酸負荷)など多彩な細胞アシドーシスを誘導すると、H^+チャネル活性だけでなく細胞内Ca^<2+>濃度がアシドーシスに応答して増加した。これらの結果は、H^+チャネルが強力なpHレギュレータであると共に鋭敏なH^+センサーであること、H^+チャネルを介するH^+シグナルがCa^<2+>シグナルとしばしば連動することを示している。私達はH^+チャネルを環境応答性に優れたH^+シグナル分子と位置付けている。今後さらに、H^+チャネルによって生じるH^+シグナルの時間的・空間的分布や、未だ謎であるチャネル分子実体・透過メカニズムを解明していくことを目指している。

研究成果

• [文献書誌] Mori, H., Sakai, H., Morihata, H., Yamano, T., Kuno, M.: "A voltage-gated H^+ channel is a powerful mechanism for pH homeostasis in murine osteoclasts."Kobe J.Med.Sci.. 48. 87-96 (2002)
• [文献書誌] 森泰生, 稲垣千代子, 久野みゆき, 井上隆司, 岡田泰伸, 今泉祐治: "薬理学のQOLへの貢献2:細胞増殖・分化・死を制御するイオンメカニズムと創薬"Folia Pharmacol.Jpn.. 122. 201-214 (2003)
• [文献書誌] Mori, H., Sakai, H., Morihata, H., Kawawaki, J., Amano, H., Yamano, T., Kuno, M.: "Regulatory mechanisms and physiological relevance of a voltage-gated H^+ channel in murine osteoclasts : phorbol myristate acetate induced cell acidosis and the channel activation."J.Bone Miner.Res.. 18. 2069-2076 (2003)
• [文献書誌] Morihata, H., Tsutaba, T., Kawawaki, J., Miki, T., Kuno, M.: "Intracellular calcium responses and membrane currents induced by external acidification in rat microglia."Jpn.J.Physiol.. 53(Suppl). S147 (2003)
• [文献書誌] Kuno, M.: "Ion signaling of osteoclasts in bone remodeling."Jpn.J.Physiol.. 53(Suppl). S54 (2003)
• [文献書誌] Morihata, H., Mori, H., Sakai, H., Kawawaki, J., Sawada M., Tsutada, T., Kuno, M.: "Activation of voltage-gated proton channels and calcium mobilization upon acute and prolonged cell acidosis in rat micorogilia."Biophys.J.. 86. 129a (2004)