神経細胞におけるCa依存性Clチャネルの発現とその解析

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63480100
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 山岸 俊一 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (70014032)
• 研究分担者: 筒井 泉雄 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (80202183) ; 古屋 喜四夫 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (40132740) ; 久木田 文夫 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (40113427)
• キーワード: Clチャネル / 細胞内カルシウム / 神経細胞 / アフリカツメガエル卵細胞 / 生体膜

研究概要

神経細胞膜におけるイオンチャネルの研究では、これまで主にカチオンチャネル、即ちNa,K,Caチャネルが研究の対象であった。われわれは最近、イカ巨大神経およびラット脳のmRNA注入でグルタメ-ト受容体を発現させたアフリカツメガエル卵母細胞の2つの系で細胞内Ca^<2+>によってClチャネルが発現すると見られる知見を得るに至ったので、このような神経興奮部および神経シナプス部由来のCa^<2+>依存性Clチャネルの存在を確立し、その性格を明らかにすることを本研究の目標とした。
人工海水に浸したイカ巨大神経を用い、細胞内をK^+塩溶液(KCl、Kーglutamate)で灌流した条件ではK^+濃度10倍増加によりー25mVの変化が見られ、高いKイオン選択透過性を示している。K溶液中に0.3〜3mMCaイオンを加えて5分以上経過するとKCl濃度10倍増加により電位変化の勾配は逆転して+25mVのスロ-プを示すに至った。これはCaイオン投与後Cl透過性がK透過性を大きく上廻り、多くのClチャネルが開口したことを示している。細胞内カチオンをTrisやCsイオンにしたときも明瞭にCl濃度依存性の電位勾配が出現した。最初にCsCl溶液で灌流した場合、10倍濃度増加に対して+10mVのスロ-プを示し、コントロ-ル条件でCl透過性はCs透過性をわずかに上廻っており、当初から若干のClチャネルが存在しており、細胞内Ca^<2+>添加により、コンダクタンス比で見て6倍以上のClチャネル開口が示唆された。
一方、ラット脳mRNA注入をしたカエル卵母細胞にCell attatched patch clampを行い、グルタメ-ト投与時に記録される単一チャネル電流から、チャネルコンダクタンスは366psで平衡電位ー23mVでCl平衡電位を示し、外液Cl変化によりシフトすること、細胞内Ca^<2+>およびIP_3注入によっても同じ電流が発現することが示された。これはグルタメ-ト受容体反応が細胞内メッセンジャ-を経て、Clチャネル開口に至ったと見られる。

研究成果

• [文献書誌] Hirono,C.: "Characterization of glutamate receptors induced in Xenopus oocytes after injection of rat brain mRNA." Neuroscience Research. 6. 106-114 (1988)
• [文献書誌] 山岸俊一: "生理科学のほんー興奮膜とシナプスの研究の発展をめぐって" 生物物理. 28. 51-54 (1988)
• [文献書誌] Oosawa,Y.: "Rat brain glutamate receptors activate chloride channels in Xenopus oocytes coupled by inositol triphosphate and Ca^<2+>" J.Physiol.408. 223-232 (1989)
• [文献書誌] Yamagishi,S.: "Increase in anion conductance by intracellular Ca addition on squid giant axions." Proc.IUPS. 17. 259 (1989)
• [文献書誌] Yamagishi,S.: "Characterization of Cl channels controlled by intracellular Ca^<2+> in nerve cells." (1990)
• [文献書誌] Nomura,Y.: "The transmembrane signalling mechanism of serotonin-eveoked inward current responses in Xenopus oocytes injected with rat brain mRNA.Segawa,T.,Endo,M.Ui,M,Kurihara,K.eds.Physiology and pharmacology of transmembrane signalling." Elsevier Science Publishers B.V., 125-133 (1989)