RGS蛋白質による三量体G蛋白質サイクルの生理的制御機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15790133
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 石井 優 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (10324758)
• Keywords: RGS蛋白質 / G蛋白質サイクル / G蛋白質制御カリウムチャネル / カルモデュリン / ホスホリン脂質

Research Abstract

本研究の目的は、G蛋白質サイクル調節蛋白質(Regulators of G protein signalling ; RGS)による生理的な三量体G蛋白質シグナルの調節機構を解明することである。RGS蛋白質は三量体G蛋白質のαサブユニット上のGTPをGDPに加水分解する反応を促進する作用をもつため、RGS蛋白質がもし無制限に作動すればG蛋白質サイクルを完全に抑制してしまうことになる。これはRGS蛋白質を異所性に過剰発現させた場合によく観察される現象である。従って、RGS蛋白質による生理的なG蛋白質サイクルの制御機構を理解するためには、RGS蛋白質の機能がいかに統制されているかを知ることが極めて重要である。研究代表者は、RGS蛋白質が基底状態ではホスホリン脂質の一種である、ホスファチディルイノシトール3リン酸(PIP_3)によって抑制され、逆にカルモデュリン(CaM)がカルシウム依存性にPIP3による抑制を脱抑制する調節機構があることを明らかにし、またこれが心房筋に存在するG蛋白質制御カリウムチャネル(G protein-gated K^+channel : K_G)電流に見られるrelaxationと呼ばれるある特徴的な電位依存性特性の背景となっているものであることを解明した。さらに研究代表者は、ホスホリン脂質やCaMが如何にしてRGS蛋白質の機能を調節するかを明らかにするため、RGS蛋白質を発現・精製しホスホリン脂質との結合およびそれらに対するCaMの効果について検討した。その結果、RGS蛋白質はホスホリン脂質のうちPIP_3と特異的に結合することが分かった。またCaMはカルシウム依存性にRGS蛋白質に結合し、PIP_3とRGS蛋白質の結合を解離させることが分かった。またこれらPIP_3およびCaMとの結合はいずれもRGSドメイン上の塩基性アミノ酸残基クラスター上で行われ、このクラスターは20種類にもおよぶほとんどすべてのRGS蛋白質で保存されていることから、この調節機構は一般的なRGS蛋白質の制御機構であることが示唆された。(742字)

Research Products

• [Publications] Ishii, M., Kurachi, Y.: "Assay of RGS protein modulation by phosphatidylinositides and calmodulin."Methods in Enzymology. (In press). (2004)
• [Publications] Kurachi, Y, Ishii, M.: "Cell signal control of the G protein-gated potassium channel and its subcellular localization."The Journal of Physiology. 554・2. 285-294 (2004)
• [Publications] Hibino, H.et al.: "Expression of an inwardly rectifying K^+ channel, Kir5.1, in specific types of fibrocytes in the cochlear lateral wall suggests its functional importance in the establishment of endocochlear potential."European Journal of Neuroscience. 19・1. 76-84 (2004)
• [Publications] Ishii, M., Kurachi, Y.: "Physiological actions of regulators of G-protein signaling(RGS)proteins."Life Sciences. 74・2-3. 163-171 (2003)
• [Publications] Ishii, M.et al.: "Differential expression and distribution of Kir5.1 and Kir4.1 inwardly rectifying K^+ channels in retina."American Journal of Physiology : Cell Physiology. 285・2. C260-C267 (2003)
• [Publications] Ishii, M.et al.: "PIP_3 inhibition of RGS protein and its reversal by Ca^<2+>/calmodulin mediate voltage-dependent control of G protein cycle in a cardiac K^+ channel."Proceedings of National Academy of Science of the USA. 99・7. 4325-4330 (2002)
• [Publications] Ishii, M., Kurachi, Y.: "Encyclopedia of Endocrine Diseases"G protein and Effectors.. (2004)