結合膜構造とチャネルのミクロアセンブリ

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17081001
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 竹島 浩 京都大学, 薬学研究科, 教授 (70212024)
• キーワード: 小胞体 / Ca2+放出 / リアノジン受容体 / Ca2+結合タンパク質 / 神経可塑性 / 後科分極 / カウンターイオン

研究概要

結合膜構造を形成させるタンパク質であるジャンクトフィリン(JP)の4種のサブタイプの中で、中枢系ではJP3とJP4が共発現しており、互いに機能的に補完している。JP3とJP4同時欠損(JP-DKO)マウスでは運動学習の機能低下か観察され、小脳の機能異常が示唆された。平行繊維と登上線維より入力される小脳プルキンエ細胞(PC)の検討で、膜興奮→電位依存性チャネルによるCa2+流入→リアノシン受容体による小胞体Ca2+放出→Ca2+依存性K+チャネルの開口、というチャネル機能共役によりAHP相が形成されることが示された。JP-DKO PCては、このCa2+仲介性チャネル共役によるAHP相が欠損し、それに起因すると考察されるproteln kinase Cの過剰活性化、転写調節因子の発現異常なども観察され、さらに、運動学習の基盤である長期抑圧が形成されない。したがって、JP3とJP4は協調して神経細胞内で結合膜構造を構築し、上述のチャネル間機能共役を成立されるものと考察される。
小胞体の新規分子の検索で見出されたTRICチャネルは、3本の膜貫通セグメントを有するタンパク質が三量体を形成し、一価陽イオン選択的なイオンチャネル活性を示す。胎生期心不全を示すTRICチャネルの完全欠損マウスでは、心筋細胞におけるリアノジン受容体によるCa2+放出が抑制されており、小胞体のCa2+過剰負荷が観察された。TRICチャネルの欠乏マウスの骨格筋では、リアノジン受容体にCa2+放出の部分的な抑制、小胞体Ca2+放出に伴う過剰な膜電位の発生などが観察された。したがって、細胞内環境で主にK+を透過するTRICチャネルは、小胞体Ca2+放出に伴い発生する膜荷電を中和するカウンターイオンチャネルとして機能するものと考察される。

研究成果

• [雑誌論文] Junctophilin-mediated channel crosstalk essential for cerebellar synaptic plasticity. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kakizawa, S., Kishimoto, Y., Hashimoto, K., Miyazaki, T.,
  • 雑誌名: EMBO J. 26 ページ: 1927-1933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal features in mutant cerebellar Purkinje cells lacking junctophilins. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, A., Miyazaki, T., Kakizawac, S., Okuno, Y.,
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 363 ページ: 835-839
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRIC channels are essential for Ca2+ handling in intracellular stores. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yazawa, M., Ferrante, C., Feng, J., Mio, K., Ogura, T., Zhang,
  • 雑誌名: Nature 448 ページ: 78-82
  • 査読あり
• [学会発表] Bichemical and biophysical characterization of mitsugumin 33 (2008)
  • 著者名/発表者名: Younis, N., Okuda, K., Nishi, M., Yamazaki, T., Aoki, S., Carter,
  • 学会等名: Biophysics Society Meeting
  • 発表場所: Long Beach, California
  • 年月日: 2008-02-04
• [備考]
  • URL: http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/biochem/