視細胞細胞内情報伝達系におけるイノシトールリン脂質代謝系の役割

肌醇磷脂代谢系统在光感受器细胞内信号转导系统中的作用

基本信息

批准号：
05680709
负责人：
榊原学
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05680709/
关键词：
視細胞セカンドメッセンジャーフォスフォリパーゼC PLP_2 IP3

项目摘要

感覚受容細胞は外来刺激を体内情報として電気信号に変換するが、この情報変換に関る細胞内機構は不明なものが多い。脊椎動物の視細胞では細胞内のcGMP濃度変化がイオンチャネルの開閉を制御すると考えられ、これを支持する多くの実験事実がある。一方、無脊椎動物の視細胞では光刺激直後細胞内のカルシウム濃度の上昇が見られ、このカルシウム上昇はイノシトール三リン酸(IP3)を仲立ちとすること、IP3を細胞内は注入すると光応答様の電位が観察されることなどからIP3セカンドメッセンジャー説が唱えられた。しかしIP3によりもたらされるカルシウムの細胞内濃度上昇をEGTAなどのカルシウムキレータにより抑えても光応答は依然として発現することから疑問視されはじめた。一方、ショウジョウバエの突然変異体の実験から視興奮にはIP3の前駆体であるPIP2の加水分解を触媒するフォスフォリパーゼC(PLC)が必須なことが示された。光応答の発現にはPLCは必須だがIP3は必要ないという実験事実を説明するモデルとしてPIP2の加水分解に伴う細胞膜での電荷の変動に着目した。すなわちPIP2、IP3はともに5個の負電荷を持つが、PIP2の加水分解の結果、IP3は細胞質へ移動し膜には電荷を持たないヂアシルグリセロール(DG)が残り、膜表面では5個の電荷が変動したことになる。この電荷変動をネオマイシン、スペルミンなど正電荷の物質で中和すると光応答は著しく減弱した。またイノシトールリン脂質代謝回転系の各部を種々の薬物でとめても光応答の変化が観察された。これらの詳細は現在学会誌に投稿中である。

感觉受体细胞将外部刺激转换为电信号作为内部信息，但这种信息转换所涉及的细胞内机制很大程度上未知。在脊椎动物感光细胞中，细胞内 cGMP 浓度的变化被认为可以控制离子通道的打开和关闭，并且有许多实验事实支持这一想法。另一方面，在无脊椎动物感光细胞中，在光刺激后立即观察到细胞内钙浓度的增加，并且已经表明，这种钙浓度的增加是由肌醇三磷酸（IP3）介导的，并且当IP3注射到细胞内时，细胞，它模仿光响应，IP3第二信使理论是基于观察到的电位提出的。然而，即使用EGTA等钙螯合剂抑制IP3引起的细胞内钙浓度的增加，光反应仍然发生，这引起了怀疑。另一方面，果蝇突变体实验表明，磷脂酶 C (PLC) 催化 IP3 前体 PIP2 的水解，对于视觉兴奋至关重要。作为解释光响应表达中 PLC 是必需的但 IP3 不是必需的这一实验事实的模型，我们重点关注 PIP2 水解导致的细胞膜上电荷的变化。换句话说，PIP2和IP3都带有五个负电荷，但由于PIP2的水解，IP3移动到细胞质，在膜表面留下不带电荷的二酰基甘油（DG），而五个电荷发生了波动。当这种电荷波动被新霉素和精胺等带正电的物质中和时，光响应显着减弱。当用各种药物阻断肌醇磷脂周转系统的各个部分时，还观察到光响应的变化。这些详细信息目前正在提交给学术期刊。