内向き整流Kチャネルの電位およびKイオン依存性開閉機構

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390067
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 松田 博子 関西医科大学, 医学部, 教授 (10181736)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 美樹夫 関西医科大学, 医学部, 助手 (10368251) ; 武藤 恵 関西医科大学, 医学部, 助手 (50298189)
• Keywords: 内向き整流Kチャネル / Kイオン

Research Abstract

細胞外Kイオンを除くと、内向き整流Kチャネルを内向きに流れる電流だけでなく、外向き電流も流れなくなる。これは、内向き整流Kチャネルが細胞外Kイオン、あるいはRb、Csイオンにより活性化されるためと考えられている。また、単一チャネルコンダクタンスは細胞内K濃度より細胞外K濃度に強く依存する。細胞外Kイオンがチャネルを活性化するとともに、コンダクタンスを増加させる機序を解明する第一段階として、細胞外Kイオンが結合する可能性がある内向き整流Kチャネル(Kir2.1)蛋白のM1とH5、H5とM2の連結部の酸性アミノ酸残基を中性化した。D114N、E125Q,D152N,E153Q変異体遺伝子を導入したCOS1細胞、HEK293細胞では、内向き整流K電流が記録できたが、D112Nを導入した細胞では、記録できなかったので、D112がKイオン結合部位であると考えた。内向き整流Kチャネルは4つのサブユニットにより構成される。野生型(WT)遺伝子1個と変異体遺伝子3個を直列に連結した遺伝子(WT-(D112N)3)を導入すると、内向き整流を示す全細胞電流が記録できるようになったが、電流値はWTに比べ小さい。WTのサブユニットを1つ増やしたWT2-(D112N)2では、WTとほとんど変わらない内向き整流電流が記録できた。WT-(D112N)3により発現したチャネルの単一チャネルコンダクタンスはWTやWT2-(D112N)2より小さい傾向があるが、全細胞電流の違いを説明できるほどの差ではなかった。