L型Caチャネルのイオン透過機構と心臓ペースメーカー細胞の持続性内向き電流

L型Ca通道离子透过机制与心脏起搏细胞持续内向电流

• 批准号: 21K06781
• 负责人: 豊田 太
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Shiga University of Medical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06781/
• 关键词: イオンチャネル; L型カルシウムチャネル; イオン透過性; 単一チャネル記録; 洞房結節; 持続性内向き電流; 心臓

心臓の洞房結節のペースメーカー細胞に特異的に観察される持続性内向きナトリウム電流は、心臓の拍動リズムの形成に寄与すると考えられているものの、その分子基盤の解明は喫緊の課題である。我々はL型カルシウムチャネルのCav1.3イソフォームをノックアウトしたマウスでこの電流が消失することを見出しているが、Caイオンに高い選択性を示すL型CaチャネルがどのようにNa電流を発生させる仕組みは明らかでない。本研究は、L型Caチャネ ルのイオン透過機構を詳細に調べ、心臓ペースメーカー細胞の持続性内向き電流との関連を明らかにすることを目的としている。昨年度のホールセルパッチクランプ実験ならびにAlmers & McCleskeyのモデル(AMモデル)を用いた検証の結果、L型Caチャネル(Cav1.3)には細胞外Caイオン濃度に依存してイオン選択性が変化する2つのモードが存在する可能性が示唆された。 そこで、令和４年度は実験とシミュレーションで各モードのシグナル分離をさらに試みた。HEK293細胞の異種性発現系において、細胞外Caイオン濃度を変化させCav1.3の単一チャネル電流記録を行った。得られたシグナルの開閉パターンをコンピューターシミュレーションによる予想と比較分析したところ、Cav1.3は細胞外Caイオン濃度が極めて低いときCaイオン選択性が極めて高く、生理的Caイオン濃度に近づくにつれ選択性が低下しNaイオンが流れ始めることがわかった。この研究成果は、令和４年度の日本生理学会大会で発表した。

可持续的钠电流在心脏洞穴结节的起搏器细胞中通常观察到，被认为有助于心脏心律的形成，但澄清分子碱是一个紧迫的问题。我们发现，这种电流用小鼠消失，该小鼠会敲除l -type钙通道的CAV1.3同工型，但是L -Type Ca通道对CA离子的选择性高可产生Na电流。这项研究旨在详细研究L型CA通道的离子透明机制，并阐明与心脏起搏器细胞可持续电流的关系。由于使用Hall细胞贴片夹实验和Almers＆McClesekey模型（AM模型）进行了验证，因此由于L -Type Ca通道（CAV1.3）而导致的离子选择变化集中度。 因此，在Oriwa的第四年中，我们试图在实验和模拟中将每个模式的信号分开。在细胞的HEK293肠道表达中，细胞外CA离子浓度被改变，并记录了CAV1.3的单个通道电流。通过计算机模拟预测获得的信号开口和闭合模式的比较分析，当细胞外CA离子浓度极低时，CAV1.3具有极高的选择性，并且选择为生理浓度的选择性na离子开始流动。这项研究的结果是在日本生理学学会的第四名宣布。

项目成果

L型カルシウムチャネル（Cav1.3）におけるCa2+およびNa+の濃度依存性の透過モード

L 型钙通道 (Cav1.3) 中 Ca2+ 和 Na+ 的浓度依赖性传输模式

• 发表时间: 2023
• 作者: 豊田 太;姫野友紀子;丁 維光;尾松万里子;松浦 博
• 通讯作者: 松浦 博

Selective activation of adrenoceptors potentiates IKs current in pulmonary vein cardiomyocytes through the protein kinase A and C signaling pathways

选择性激活肾上腺素受体通过蛋白激酶 A 和 C 信号通路增强肺静脉心肌细胞中的 IK 电流

• DOI: 10.1016/j.yjmcc.2021.08.004
• 发表时间: 2021
• 期刊: J Mol Cell Cardiol
• 影响因子: 5
• 作者: X. Mi;W. G. Ding;F. Toyoda;A. Kojima;M. Omatsu-Kanbe and H. Matsuura
• 通讯作者: M. Omatsu-Kanbe and H. Matsuura

CaV1.3 L型カルシウムチャネルにおけるCa2+および Na+の競合的透過機構

CaV1.3 L型钙通道中Ca2+和Na+的竞争渗透机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊田 太;野間昭典;姫野友紀子;丁 維光;尾松万里子;松浦 博
• 通讯作者: 松浦 博

Novel Calmodulin Variant p.E46K Associated With Severe Catecholaminergic Polymorphic Ventricular Tachycardia Produces Robust Arrhythmogenicity in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes.

与严重儿茶酚胺能多形性室性心动过速相关的新型钙调蛋白变体 p.E46K 在人诱导多能干细胞来源的心肌细胞中产生强烈的心律失常性。

• DOI: 10.1161/circep.122.011387
• 发表时间: 2023
• 期刊: Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology
• 作者: Gao J;Makiyama T;Yamamoto Y;Kobayashi T;Aoki H;Maurissen TL;Wuriyanghai Y;Kashiwa A;Imamura T;Aizawa T;Huang H;Kohjitani H;Nishikawa M;Chonabayashi K;Fukuyama M;Manabe H;Nakau K;Wada T;Kato K;Toyoda F;Yoshida Y;Makita N;Woltjen K;Oh
• 通讯作者: Oh