活性酸素によるCa^<2+>流入を介した細胞周期の制御機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14033251
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 西田 基宏 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助手 (90342641)
• Keywords: 遺伝子 / 細胞・組織 / 生体分子 / 生理学 / 薬理学

Research Abstract

活性酸素種(Reactive Oxygen Species : ROS)は、病態形成における重要因子として考えられている。ROSの標的分子探索を目的として、これまでに受容体と共役するGタンパク質およびCa^<2+> channelを見出した。
ROSによるG_<i/o>α活性化メカニズムの解析を行った結果、2箇所のシステイン酸化による機能修飾がG_<i/o>α活性化に関与することを示した。さらに受容体刺激や酸化ストレスによってG_<i/o>αから遊離したβγサブユニットが、心筋において保護シグナル(MAP kinaseやAkt)を活性化することも示し、外的ストレスに対する心筋の内因性保護機構の一経路を明らかにした。
一方、ROS刺激により活性化されるCa^<2+>チャネル(TRPM2)の機能同定に成功した。TRPは元来受容体活性化チャネルとして発見されたチャネルであるが、TRPM2はG_<i/o>αの活性化とは異なる経路で活性化されることを示した。生理的には、TRPM2の開口活性化が積極的に細胞死を誘導することを明らかにした。
生理的には、受容体刺激や酸化ストレスによって誘発されるCa^<2+>流入が、細胞内Ca^<2+>濃度上昇を引き起こし、細胞周期を制御すると考えられる。免疫B細胞株において、受容体刺激は細胞内IP_3産生と連動して持続的なCa^<2+>濃度上昇(オシレーション)を引き起こす。我々はphospholipase C(PLC)γ2の酵素活性に着目し、Ca^<2+>オシレーションの発生メカニズムを調べた。その結果、受容体刺激によるCa^<2+>流入が、酵素非依存的にPLCγ2を膜マイクロドメインへ集積させうることを明らかにした。膜近傍に集積したPLCγ2は、酵素活性依存的にIP_3を介したCa^<2+>シグナルだけでなくDAGを介したMAP kinaseシグナルをも活性化させた。Ca^<2+>流入により引き起こされるPLCγ2シグナル増幅は、細胞増殖を惹起することから、現在そのメカニズムを解析している。

Research Products

• [Publications] Arai K, Maruyama Y, Nishida M, Tanabe S, Kozasa T, Mori Y, Nagao T, Kurose H: "Endothelin-1-iriduced MAPK activation and cardiomyocyte hypertrophy are mediated by Gα12 and Gα13 as well as Gαq and Gβγ subunits"Mol. Pharmacol.. 63. 478-488 (2003)
• [Publications] Maruyama Y, Nishida M, Sugimoto Y, Tanabe S, Turner JH, Kozawa T, Wada T, Nagao T, Kurose H: "Gα12/13 mediate α1-adrenergic receptor-induced caradiac hypertrophy"Circ. Res.. 91. 961-969 (2002)
• [Publications] Nishida M, Schey KL, Takagahara S, Kontani K, Katada T, Urano Y, Nagano T, Nagao T, Kurose H: "Activation mechanism of G_i and G_o by reactive oxygen species"J. Biol. Chem.. 277. 9036-9042 (2002)
• [Publications] Nishida M, Takagahara S, Maruyama Y, Sugimoto Y, Nagao T, Kurose H: "Gβγ counteracts Gαq signaling upon α1-adrenergic receptor simulation"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 291. 995-1000 (2002)
• [Publications] Mori Y, Wakamori M, Miyakawa T, Hermosura M, Hara Y, Nishida M, Hirose K, Mizushima A, Okada T, Kurosaki M, Mori E, Gotoh K, Fleig A, Penner R, Iino M, Kurosaki T: "TRP1 regulates capacitative Ca^<2+> entry and Ca^<2+> release from endoplasmic reticulum in B lymphocytes"J. Exp. Med.. 195. 673-681 (2002)
• [Publications] Hara Y, Wakamori M, Ishii M, Maeno E, Nishida M, Yoshida T, Yamada H, Shimizu S, Mori E, Kudoh J, Shimizu N, Kurose H, Okada Y, Imoto K, Mori Y: "LTRPC2 Ca^<2+>-permeable channel activated by changes in redox status confers susceptibility to cell death"Mol. Cell. 9. 163-173 (2002)
• [Publications] Mori Y, Nishida M, Shimizu S, Ishii M, Yoshinaga T, Ino M, Sawada K, Niidome T: "Mice lacking the α_<1B> subunit (Ca_v 2.2) reveals a predominant role of N-type Ca^<2+> channels in the sympathetic regulation of circulatory system"Trends Cardiovasc. Med.. 12. 270-275 (2002)
• [Publications] 西田基宏, 原雄二, 井上隆司, 森泰生: "TRPチャネルを中心としたシグナル複合体形成と細胞の増殖・死の制御"日本薬理学雑誌. (in press).