レドックス感受性TRPチャネル群の炎症性細胞遊走における意義の分子医学的解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20249015
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 森 泰生 京都大学, 地球環境学堂, 教授 (80212265)
• キーワード: チャネル / 炎症 / 活性酸素種 / 酸化ストレス / カルシウム / 細胞遊走

研究概要

異なった酸化力(酸化還元電位)を示す活性ジスルフィドを多数用意し、それらを添加した際のTRPチャネル活性を評価することで「酸化還元電位」と「TRPチャネル活性」との相関を調べた。その結果、酸化感受性TRPチャネルはそれぞれ固有の酸化感受性活性化の閾値をもつことが明らかになった。中でもTRPA1は最も高い酸化感受性を示し、その活性化閾値はO_2の酸化還元電位よりも低く、TRPA1のO_2に対する応答性が予見された。実際にTRPA1を発現させた細胞に高O_2溶液を添加してみると、TRPA1を介した陽イオン電流が観察された。また、Cys点変異体の機能的評価及びラベリング実験により、高O_2によるTRPA1の活性化には細胞質領域に存在するCys633とCys856の酸化が重要であることを見出した。さらに、TRPA1は驚くべきO_2に対する応答性を示した。即ち、N_2ガスを通気させた低O_2溶液がTRPA1を介した陽イオン電流を活性化したのである。TRPA1のO_2に対する容量-反応関係は逆ベル型を示し、極小の反応を引き起こすO_2分圧は137mmHgと、通常の大気圧におけるO_2分圧(152mmHg)より低い値であった。ところで、TRPA1のアミノ末端領域にはプロリン(Pro)水酸化酵素(PHD)により反応を受ける配列(Pro水酸化モチーフ)が存在する。PHDのO_2に対するミカエリス定数(K_M)は大気圧下における溶存O_2濃度付近であり、生理的範囲内のO_2濃度の低下はPHDの水酸化酵素活性を低下させ、その結果、新たに合成されたTRPA1の水酸化される比率が低下することから、通常O_2状態下のTRPA1においては、Pro水酸化モチーフに存在するPro残基がPHDにより水酸化されており、これによりTRPA1の活性は抑えられると考えられる。しかし、低O_2状態では新たに合成されたTRPA1がPHDによる水酸化反応を受けないため、TRPA1は抑制されずに活性化状態にあることになる。高O_2状態においては、Cys酸化による活性促進がProの水酸化による活性阻害を凌駕し、TRPA1が活性化すると考えられた。一方、TRPM2チャネルに関しては、炎症性疼痛や若年性ミオクロニーてんかんなどの神経疾患みならずインシュリン分泌にも関与することが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] The juvenile myoclonic epilepsy-related protein EFHC1 interacts with the redox-sensitive TRPM2 channel linked to cell death (2012)
  • 著者名/発表者名: Katano M, Aguan K, Hara Y, Yamamoto S, Miki T, Sawamura S, Suzuki T, Yamakawa K, Mori Y
  • 雑誌名: Cell Calcium 巻: 51 ページ: 179-185
  • DOI: 10.1016/j.ceca.2011.12.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPM2 contributes to inflammatory and neuropathic pain through the aggravation of pronociceptive inflammatory responses in mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi K, Kawamoto A, Isami K, Maeda S, Kusano A, Asakura K, Shirakawa H, Mori Y, Nakagawa T, Kaneko S
  • 雑誌名: J.Neurosci. 巻: 32 ページ: 3931-3941
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4703-11.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] The DC splice-variant of TRPM2 is the hypertonicity-induced cation channel (HICC) in HeLa cells, and the ecto-enzyme CD38 mediates its activation (2012)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Sato K, Christmann J, Marx R, Mori Y, Okada Y, Wehner F
  • 雑誌名: J.Physiol. 巻: 590 ページ: 1121-1138
  • DOI: 10.1113/jphysiol.2011.220947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lack of TRPM2 impaired insulin secretion and glucose metabolisms in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Dezaki K, Damdindorj B, Inada H, Shiuchi T, Mori Y, Yada T, Minokoshi Y & Tominaga M
  • 雑誌名: Diabetes 巻: 60 ページ: 119-126
  • DOI: DOI:10.2337/db10-0276
• [雑誌論文] Genetic and pharmacologic inhibition of the Ca2+ influx channel TRPC3 protects secretory epitbelia from Ca2+-dependent toxicity (2011)
  • 著者名/発表者名: Kim MS, Lee KP, Yang D, Shin DM, Abramowitz J, Kiyonaka S, Birnbaumer L, Mori Y, Muallem S
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 140 ページ: 2107-2115
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2011.02.05
  • 査読あり
• [雑誌論文] TRPA1 underlies a sensing mechanism for 02 (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N, Kuwaki K, Kiyonaka S, Numata T, Kozai D, Mizuno Y, Yamamoto S, Naito S, Knevels E, Carmeliet P, Oga T, Kaneko S, Suga S, Nokami T, Yoshida J, Mori Y
  • 雑誌名: Nature Chem.Biol. 巻: 7(Article) ページ: 701-711
  • DOI: 10.1038/NCHEMBIO.640
  • 査読あり