黒質ドーパミン神経のG蛋白質制御内向き整流カリウムチャネルによる機能制御機構

G蛋白控制的黑质多巴胺能神经元内向整流钾通道的功能控制机制

基本信息

批准号：
11780558
负责人：
稲野辺厚
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

パーキンソン病様の症状を示すwvマウスの原因遺伝子はG蛋白質制御型内向き整流カリウム(K_G)チャネル分子Kir3.2である。Kir3.2遺伝子は複数のエクソンから構成され、それらは多様なスプライシング修飾を受け、N、C末端の異なる複数の変異体が産生される。黒質ドーパミン神経ではKir3.2aとKir3.2cの2種の変異体が発現し、機能チャネルを構成している。Kir3.2cはKir3.2aに比べてC末端が11アミノ酸長いが、発現実験系でKir3.2cは蛋白質に合成され、細胞膜に運ばれているにも関わらず、チャネル活性を示さない。しかし、Kir3.2cのC末端と結合するPDZ蛋白質(PSD-95、SAP97)共存下で、明らかなG蛋白質感受性のチャネル活性が発現した。そのため、K_Gチャネル分子とシナプス局在化蛋白質の相互作用はチャネルの集積のみならず、活性制御にも関与することが明かとなった。G蛋白質αサブユニットのGAP活性を持つRGS蛋白質共存下で、再構成K_Gチャネルは受容体刺激に早い応答をするため、RGS蛋白質は受容体-K_Gチャネル連関を調節する因子として考えられていた。再構成K_Gチャネルは過分極パルスによって緩やかに活性化するカリウム電流を惹起する。この活性化様式はRGS4非共存下ではアゴニスト濃度に非依存性であるが、RGS4共存下では、低濃度のアゴニスト刺激時に大きく変化が見られ、その効果は高濃度のアゴニストで消失した。K_Gチャネルの活性化様式は脱分極時のチャネルの開口確率を反映していると考えられている。そのため、この機構は洞房結節、心房筋において迷走神経より放出される低濃度のアセチルコリンが活動電位の形を変えずに活動電位間の間隔を拡張する機構として機能していると予想される。

导致 wv 小鼠表现出帕金森病样症状的基因是 Kir3.2，一种 G 蛋白调节的内向整流钾 (K_G) 通道分子。 Kir3.2基因由多个外显子组成，这些外显子经过各种剪接修饰，产生具有不同N端和C端的多个变体。两个突变体Kir3.2a和Kir3.2c在黑质多巴胺能神经元中表达并构成功能通道。 Kir3.2c的C端比Kir3.2a长11个氨基酸，但在实验表达系统中，Kir3.2c即使合成成蛋白质并转运至细胞膜，也不表现出通道活性。然而，在与 Kir3.2c C 末端结合的 PDZ 蛋白（PSD-95、SAP97）存在的情况下，表达了明显的 G 蛋白敏感通道活性。因此，很明显K_G通道分子与突触定位蛋白之间的相互作用不仅涉及通道积累，而且还涉及通道活性的调节。在RGS蛋白与G蛋白α亚基的GAP活性共存时，重建的K_G通道对受体刺激做出快速反应，因此RGS蛋白被认为是调节受体-K_G通道关联的因子。重建的 K_G 通道会诱导钾电流，并被超极化脉冲缓慢激活。在RGS4不存在的情况下，这种激活模式与激动剂浓度无关，但在RGS4存在的情况下，当用低浓度的激动剂刺激时观察到较大的变化，并且这种效应在高浓度的激动剂刺激下消失。 K_G通道的激活模式被认为反映了去极化过程中通道打开的概率。因此，该机制有望作为从窦房结和心房肌中的迷走神经释放的低浓度乙酰胆碱在不改变动作电位的形状的情况下扩大动作电位之间的间隔的机制。