中枢神経細胞におけるイオン性シグナリングの空間・動態解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694332
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 井本 敬二 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (00176512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若森 実 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (50222401) ; 中井 淳一 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (80237198) ; 森 泰生 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (80212265)
• Keywords: カルシウムチャネル / 小脳変性症 / ミュータントマウス / 脊髄小脳変性症 / ポリグルタミン病 / TRPチャネル / 非選択性カチオンチャネル / 容量性カルシウムチャネル

Research Abstract

P/Q型電位依存性カルシウムチャネル遺伝子の異常による小脳変性症の発症機序を明らかにするために、小脳失調症変異マウスの小脳プルキンエ細胞を急性単離し、カルシウム電流の電気生理学的解析を行うとともに、同じ変異を導入した組換えカルシウムチャネルを培養細胞に発現させて、変異の直接の影響を検討した。変異はカルシウム電流を減少させ、この減少が神経細胞の機能異常あるいは細胞障害を引き起こすことを示唆した。またヒトの脊髄小脳変性症6型(SCA6)では、カルシウムチャネルのC末端にポリグルタミンが伸長するが、ポリグルタミンの伸長させた組換えカルシウムチャネルで電位依存性の異常が観察されカルシウム流入の減少を引き起こしていることが示唆された。
代謝型受容体の活性化に引き続き生じる細胞外からのカルシウム流入を担うイオンチャネルの一つであるTRPチャネルの分子生物学的解析を行った。これまでにTRPチャネルはCa2+に加えてNa+などの1価カチオンをよく通すことが知られているが、今回cDNAクローニングを行い組換え発現系を用いて機能解析を行ったTRP7は、活性化刺激なしにでも電流を流しており、細胞内ストアからのCa2+放出を来さない程度の弱い刺激でも電流が惹起された。したがってTRP7は、容量性Ca2+電流を担うチャネルであるとの考え方はあてはまらず、むしろTRPは従来非選択性カチオンチャネルと称されてきたイオンチャネルと機能的に近い関係にあることが明らかとなった。TRPチャネルファミリーは総じて脳神経系に多く発現しているが、現在のところ生理的意義は不明である。今回の結果より、TRPチャネルファミリーのイオンチャネルは、シナプス入力の強さによりある程度持続的な脱分極をおこし神経細胞の興奮性を高める働きをしていることが考えられる。

Research Products

• [Publications] Matsuyama Z, Wakamori M, Mori Y, Kawakami H, Nakamura S & Imoto K: "Direct alteration of the P/Q type Ca^<2+> channel property by polyglutamine expansion in spinocerebellar ataxia 6 (SCA6)"J Neuroscience. 19. (RC14): 1-(RC14): 5 (1999)
• [Publications] Nakai J, Gao L, Xin C, Pasek DA & Meissner G: "Evidence for a role of C-terminus in Ca^<2+> inactivation of skeletal muscle Ca^<2+> release channel (ryanodine receptor)"FEBS Lett. 459. 154-158 (1999)
• [Publications] Aizawa Y, Sugiura Y, Ueno M, Mori Y, Imoto K, Makino K & Morii T: "Stability of the dimerization domain effects the cooperative DNA binding of short peptides"Biochemistry. 38. 4008-4017 (1999)
• [Publications] Boccaccio A, Moran O, Imoto K & Conti F: "Tonic and phasic TTX-block of sodium channels with point mutations in the outer pore region"Biophys J. 77. 229-240 (1999)
• [Publications] Walker D, Bichet D, Grieb S, Mori E, Comet V, Snutch TP, Mori Y & DeWaard M: "A new β-subtype specific interaction in α1A subunit controls P/Q-type Ca^<2+> channel activation"J Biol Chem. 274. 12383-12395 (1999)
• [Publications] Wakamori M, Mikala G & Mori Y: "Auxiliary subunits operate as a molecular switch in determining gating behavior of unitary N-type Ca^<2+> channel currents"J Physiol. 517. 659-672 (1999)
• [Publications] Takahashi E, Murata Y, Oki T, Miyamoto N, Mori Y, Takada N, Wanifuchi H, Yagami K, Niidome T, Tanaka I & Katayama K: "Isolation and functional characterization of the 5'-upstream reigon of mouse P/Q-type Ca^<2+> channel α1A subunit gene"Biochem Biophys Res Comm. 260. 54-59 (1999)
• [Publications] Okada T, Inoue R, Yamazaki K, Maeda A, Kurosaki T, Yamakuni T, Tanaka I, Shimizu S, Ikenaka K, Imoto K, and Mori Y: "Molecular and functional characterization of a novel mouse transient receptor potential protein homologue TRP7: Ca^<2+>-permeable cation channel that is constitutively activated and enhanced by stimulation of G protein-coupled receptor"J Biol Chem. 274. 27359-27370 (1999)
• [Publications] Furukawa T,Yamanaka T, Midera T, Sagawa T, Mori Y & Nukada T: "Selectivities of dihydropyridine derivatives in blocking Ca^<2+> channel subtypes expressed in Xenopus oocytes"J Pharmacol Exp Ther. 291. 464-473 (1999)
• [Publications] Ishii H, Kinoshita E, Kimura T, Yakehiro M, Yamaoka K, Imoto K, Mori Y & Seyama I: "Point-mutations related to the loss of batrachotoxin binding abolish the gryanotoxin effect in Na^+ channel isoforms"Jpn J Physiol. 49. 457-461 (1999)
• [Publications] Bichet D, Cornet V, Geib S, Carlier E, Volsen S, Hoshi T, Mori Y & De Waard M: "The I-II loop of Ca ^<2+> channel α1 subunit contains an endoplasmic reticulum retention signal antagonized by the β subunit"Neuron. 25. 177-190 (2000)