血管平滑筋のカルシウムマイクロドメインを安定化させる新規足場構造の同定

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23790092
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 山村 寿男 名古屋市立大学, 薬学研究科(研究院), 准教授 (80398362)
• キーワード: カルシウム動態 / マイクロドメイン / 血管 / 全反射蛍光顕微鏡 / カリウムチャネル / カベオラ / アクチン / 平滑筋

研究概要

大コンダクタンスCa活性化K（BK）チャネルは、血管平滑筋の細胞膜に発現し、筋小胞体膜上のリアノジン受容体とCa動態が厳密に制御されたCaマイクロドメインで機能すると想定される。本研究では、全反射蛍光（TIRF）顕微鏡を用いて、Caマイクロドメインに集積する分子群やそれらの分子間相互作用を可視化解析し、このような複合体を安定化させる足場構造の同定とその機能的意義の解明を目指した。ラット大動脈平滑筋細胞にBKα-YFPを一過性発現させた後、その一分子動態をTIRF画像解析した。細胞骨格の一種であるアクチンの重合阻害薬cytochalasin Dを平滑筋細胞に前処置すると、BKαの拡散係数が増加した。一方、アクチンの重合促進薬jasplakinolideを処理した後、cytochalasin Dを添加しても、BKαの挙動は影響を受けなかった。次に、細胞膜ラフト構造の一種であるカベオラとその構成成分カベオリン（Cav1）分子に注目した。BKα-YFPとCav1-CFPを共発現させたHEK細胞において、その両者の共存率は20%程度だったのに対し、平滑筋細胞では約70%だった。カベオラ構造を破壊するmethyl-β-cyclodextrinを平滑筋細胞に前処置すると、BKαの拡散係数が増加した。TIRF観察下でのFRET法により、BKαとCav1が相互作用していることが分かった。さらに、そのFRET効率は、HEK細胞よりも平滑筋細胞で有意に大きかった。以上の結果より、BKチャネルの活性本体であるBKαの分子動態は、アクチンのような細胞骨格やカベオリン分子との相互作用によって抑制的に制御されていることが示された。本研究成果は、血管平滑筋の興奮性を規定するCaマイクロドメインの生理的意義の更なる解明と、それらを基盤としたイオンチャネル創薬や循環器系疾患治療法の開拓につながると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Direct molecular interaction of caveolin-3 with KCa1.1 channel in living HEK293 cell expression system (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Yamamura H, Ohya S, Imaizumi Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 430 ページ: 1169-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dihydropyridine Ca2+ channel blockers increase cytosolic [Ca2+] by activating Ca2+-sensing receptors in pulmonary arterial smooth muscle cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamura A
  • 雑誌名: Circ Res 巻: 112 ページ: 640-50
  • DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.113.300897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Characterization of Voltage-dependent Ca2+ Channels in Mouse Pulmonary Arterial Smooth Muscle Cells: Divergent Effect of ROS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ko EA
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00304.2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of the KCa 3.1 K+ channel in auricular lymph node CD4+ T-lymphocyte function of the delayed-type hypersensitivity model (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohya S
  • 雑誌名: Br J Pharmacol 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1111/bph.12215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular assembly and dynamics of fluorescent protein-tagged single KCa1.1 channel in expression system and vascular smooth muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamura H
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: 302 ページ: C1257-68
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00191.2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of recombinant cell line co-expressing mutated Nav1.5, Kir2.1, and hERG for the safety assay of drug candidates (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujii M
  • 雑誌名: J Biomol Screen 巻: 17 ページ: 773-84
  • DOI: 10.1177/1087057112442102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of inositol 1,4,5-trisphosphate formation in the voltage-dependent regulation of the Ca2+ concentration in porcine coronary arterial smooth muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamura H
  • 雑誌名: J Pharmacol Exp Ther 巻: 342 ページ: 486-96
  • DOI: 10.1124/jpet.112.194233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Down-regulation of the large-conductance Ca2+-activated K+ channel, KCa1.1 in the prostatic stromal cells of benign prostate hyperplasia (2012)
  • 著者名/発表者名: Niwa S
  • 雑誌名: Biol Pharm Bull 巻: 35 ページ: 737-44
  • DOI: 10.1248/bpb.35.737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Ca2+-sensing receptor function in idiopathic pulmonary arterial hypertension (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamura A
  • 雑誌名: Circ Res 巻: 111 ページ: 469-81
  • DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.112.266361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Total internal reflection fluorescence imaging of Ca2+-induced Ca2+ release in mouse urinary bladder smooth muscle cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamura H
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 427 ページ: 54-9
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.08.145
  • 査読あり
• [学会発表] IP3産生に制御される細胞内Ca2+動態のイメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 第55回日本平滑筋学会総会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 20130806-20130808
• [学会発表] カルシウム感受性受容体と肺高血圧症 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山村彩
  • 学会等名: 第55回日本平滑筋学会総会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 20130806-20130808
• [学会発表] Overactive bladder mediated by accelerated Ca2+ influx mode of Na+/Ca2+ exchanger in smooth muscle (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamura H
  • 学会等名: IUPS2013
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 20130721-20130726
• [学会発表] Enhanced Ca2+-sensing receptor function in idiopathic pulmonary arterial hypertension (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamura A
  • 学会等名: IUPS2013
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 20130721-20130726
• [学会発表] イメージングによるイオンチャネル分子機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Funcional Coupling between Ca2+-activated K+ Channels and Store Operated Ca2+ Entry Channels in Chondrocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Inayama M
  • 学会等名: 2012 International Ion Channel Conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20120824-20120827
• [学会発表] Caveolin-1 Promotes Functional Coupling Between BK Channel And Cav1.2 And Regulates Excitability In Vascular Smooth Muscle Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y
  • 学会等名: 2012 International Ion Channel Conference
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20120824-20120827
• [学会発表] microRNA 29b is upregulated in pulmonary artery smooth muscle cells from patients with idiopathic pulmonary arterial hypertension and inhibits K+ channel expression and function (2012)
  • 著者名/発表者名: Pohl N
  • 学会等名: Experimental Biology 2012
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20120421-20120425
• [学会発表] Inhibition Of Ca2+-Sensing Receptors Attenuates Pulmonary Hypertension In Rats
  • 著者名/発表者名: Guo Q
  • 学会等名: American Thoracic Society International Conference 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Dihydropyridine Ca2+ channel blockers increase [Ca2+]cyt by activating Ca2+-sensing receptors in pulmonary arterial smooth muscle cells from patients with idiopathic pulmonary arterial hypertension
  • 著者名/発表者名: Yamamura A
  • 学会等名: American Thoracic Society International Conference 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Functional Characterization Of Voltage-Dependent Ca2+ Channels In Mouse Pulmonary Arterial Smooth Muscle Cells
  • 著者名/発表者名: Ko EA
  • 学会等名: American Thoracic Society International Conference 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Inhibition Of Pre-B Cell Colony-Enhancing Factor (PBEF) Prevents And Reverses Monocrotaline-Induced Pulmonary Hypertension
  • 著者名/発表者名: Chen J
  • 学会等名: American Thoracic Society International Conference 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] 脳血管内皮細胞のおけるOrai1を介したstore-operated Ca2+ entryの役割
  • 著者名/発表者名: 鬼頭宏彰
  • 学会等名: 第8回TRPチャネル研究会
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] 肺高血圧症におけるCa2+感受性受容体の発現増加とTRPC6チャネルとの機能的連関
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 第8回TRPチャネル研究会
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] 血管平滑筋細胞におけるRyR3スプライス変異体の役割
  • 著者名/発表者名: 鈴木良明
  • 学会等名: 第121回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] 血管平滑筋細胞における電位依存的およびCa2+依存的IP3産生機構
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 第121回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] 脳血管内皮細胞におけるCRACチャネルを介した細胞増殖機構の解明
  • 著者名/発表者名: 鬼頭宏彰
  • 学会等名: 第121回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] ブタ冠動脈平滑筋細胞におけるIP3シグナルの電位依存性とCa2+依存性
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 第54回日本平滑筋学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 腎動脈結紮高血圧モデルマウスにおける内向き整流性K+チャネル(Kir2.1)の機能変化
  • 著者名/発表者名: 鈴木良明
  • 学会等名: 第54回日本平滑筋学会総会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 軟骨細胞の小胞体Ca2+枯渇によるOrai1/STIM1の共局在と機能解析
  • 著者名/発表者名: 伊奈山宗典
  • 学会等名: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] マウス気道上皮繊毛運動の細胞内Ca2+濃度及び膜電位への依存性とK+チャネル開口薬の作用
  • 著者名/発表者名: 大羽輝弥
  • 学会等名: 次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 長期持続性活動電位を発生する細胞を用いたイオンチャネル創薬における新規スクリーニング系の開発
  • 著者名/発表者名: 藤井将人
  • 学会等名: 第11回次世代を担う若手ファーマバイオフォーラム
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] ラット松果体細胞における過分極活性化環状ヌクレオチド依存性チャネルの機能解析
  • 著者名/発表者名: 清田恵子
  • 学会等名: 第11回次世代を担う若手ファーマバイオフォーラム
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Hypoxia-Mediated Activation of Notch Signaling Enhances Store-Operated Calcium Entry in Pulmonary Arterial Smooth Muscle Cells
  • 著者名/発表者名: Smith KA
  • 学会等名: AHA 2012
  • 発表場所: Los Angeles, USA
• [学会発表] 軟骨細胞モデル細胞株(OUMS-27)由来の新規BKαスプライスバリアント体の機能解析
  • 著者名/発表者名: 鈴木良明
  • 学会等名: 第122回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] マウス非妊娠・妊娠子宮平滑筋におけるCa2+動員機構の機能
  • 著者名/発表者名: 松木克仁
  • 学会等名: 第122回日本薬理学会近畿部会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 平滑筋細胞におけるRyR2及びRyR3の機能解析
  • 著者名/発表者名: 鈴木良明
  • 学会等名: 生理研研究会「イオンチャネル・トランスポーターと心血管機能：細胞機能の分子機序とその統合的理解」
  • 発表場所: 岡崎
• [学会発表] 腎動脈結紮高血圧モデルマウス(2K1Cモデルマウス）由来抵抗血管における内向き整流性K+チャネル(Kir2.1)の機能変化
  • 著者名/発表者名: 鈴木良明
  • 学会等名: 第22回日本循環薬理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 門脈平滑筋におけるCaCC活性に対するTMEM16Aの寄与
  • 著者名/発表者名: 大城隼也
  • 学会等名: 第22回日本循環薬理学会
  • 発表場所: 富山
• [学会発表] 脳血管内皮細胞における細胞周期進行と細胞増殖に対するCRACチャネルの寄与の解明
  • 著者名/発表者名: 鬼頭宏彰
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] ラット松果体細胞における自発的電気活動と過分極活性化非選択的陽イオンチャネル
  • 著者名/発表者名: 清田恵子
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 軟骨細胞におけるヒスタミン誘発性Ca2+流入にSOCチャネルが寄与する
  • 著者名/発表者名: 伊奈山宗典
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 肺高血圧症におけるCa2+感受性受容体の機能亢進
  • 著者名/発表者名: 山村彩
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 接触過敏症モデルマウスの耳介リンパ節CD4+Tリンパ球におけるCa2+活性化K+チャネルKCa3.1機能制御分子の発現変動
  • 著者名/発表者名: 大矢進
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] リアノジン受容体とCa2+活性化CI-チャネルTMEM16Aの共発現HEK293細胞でのCa2+クロックの電気信号への変換
  • 著者名/発表者名: 大城隼也
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] KATPチャネル開口薬によって引き起こされる膜電位の変化による繊毛運動への影響
  • 著者名/発表者名: 大羽輝弥
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 軟骨細胞モデル細胞株(OUMS-27)由来の新規BKαスプライスバリアント体の解析
  • 著者名/発表者名: 鈴木良明
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 1発の活動電位発生により細胞死を起こす遺伝子改変導入細胞を用いた選択的なKvチャネル阻害薬の新規スクリーニング法の開発
  • 著者名/発表者名: 藤井将人
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] マウス妊娠・非妊娠子宮における細胞内Ca2+動員機構機能解析
  • 著者名/発表者名: 松木克仁
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] カルシウム活性化カリウムチャネルKCa3.1の新規阻害機構によるTリンパ球増殖抑制
  • 著者名/発表者名: 大矢進
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 脳血管内皮細胞の細胞周期進行におけるCa2+ release-activated Ca2+ channel の発現変動
  • 著者名/発表者名: 鬼頭宏彰
  • 学会等名: 第86回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 肺高血圧症におけるCa2+感受性受容体の発現増加
  • 著者名/発表者名: 山村彩
  • 学会等名: 第90回日本生理学会大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 膀胱平滑筋細胞における活動電位発生時のミトコンドリアCa2+取り込み機構
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] カルシウム感受性受容体の発現増加と肺高血圧症
  • 著者名/発表者名: 山村彩
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 肺高血圧症におけるカルシウム感受性受容体の機能亢進
  • 著者名/発表者名: 山村寿男
  • 学会等名: 日本薬学会第133年会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [備考] 名古屋市立大学 大学院薬学研究科 細胞分子薬効解析学分野
  • URL: http://www.phar.nagoya-cu.ac.jp/hp/ysg/index.html