カプサイシン受容体の脳における発現と機能の検討と新たな類似蛋白質の探索

检查大脑中辣椒素受体的表达和功能并寻找新的相似蛋白质

• 批准号: 14017043
• 负责人: 富永 真琴
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14017043/
• 关键词: 痛み受容体; カプサイシン受容体; 温度受容; イオンチャネル

カプサイシン受容体VR1(TRPV1)は6回膜貫通型のイオンチャネルで、生体で痛みを惹起する複数の刺激、カプサイシン・酸(プロトン)・熱(43度以上)によって活性化する。VR1は末梢感覚神経に強く発現するが中枢神経系にもその発現が認められる。視床下部は内部環境の物理的(温度・浸透圧)及び化学的(pH・ホルモンレベル)性質に直接反応する調節中枢と考えられていることから、末梢感覚神経で痛み刺激受容に関わる受容体が中枢神経においても重要な生理機能を担っている可能性を示唆する。そこで、これまでに全く知られていない痛み刺激受容体の脳における機能を解明するために、脳におけるVR1発現を検討し、また、VR1機能制御の分子機構を解析した。この制御機構が脳における機能解明につながるものと期待される。さらに、脳に発現する新たなVR1類似蛋白質を探索した。ラット脳において、視床下部にはVR1の発現を認めなかったが、黒質に強い発現を認め、tyrosine hydroxylaseと共発現していた。こうした発現解析からはVR1の脳における機能を解明することは難しいと考え、現在、遺伝子欠損マウスの行動解析を精力的に進めている。次に、細胞外ATPが代謝型P2Y1受容体を介してPKC依存的にVR1機能を制御することを明らかにしてきたが、代謝型受容体とカプサイシン受容体VR1の機能連関をさらに追求して、発痛物質として知られるブラジキニンもB2受容体を介してPKC依存的にVR1の活性化温度閾値を42度から32度まで低下させることを明らかにした。そして、VR1のPKCによるin vivOのリン酸化を生化学的に証明し、リン酸化候補アミノ酸の点変異体の電気生理学的な解析から、リン酸化に関与する細胞内ドメインの2つのセリン残基を同定した。このリン酸化は炎症性疼痛発生の分子メカニズムの1つであり、2つのセリン残基は鎮痛薬開発の新たなターゲットになることが期待される。VR1はTRPイオンチャネルファミリーに属するが、低浸透圧によって活性化されることが知られていたTRPV4(VROAC)が35度の活性化温度閾値を有する新たな温度受容体であることを明らかにした。興味深いことに、このTRPV4は感覚神経には発現しておらず、体温調節中枢としての機能を有する視床下部視索前野に発現していることが明らかとなった。TRPチャネルの感覚受容に関する脳機能研究の出発点になるものと期待される。

辣椒素受体 VR1 (TRPV1) 是一种六跨膜离子通道，可被导致生物体疼痛的多种刺激激活，例如辣椒素、酸（质子）和热（43 摄氏度以上）。 VR1 在外周感觉神经中强烈表达，但在中枢神经系统中也观察到其表达。由于下丘脑被认为是直接响应内部环境的物理（温度、渗透压）和化学（pH、激素水平）特性的调节中心，因此周围感觉神经中参与接收疼痛刺激的受体这表明它也可能在中枢神经系统中发挥重要的生理功能。因此，为了阐明迄今为止完全未知的大脑中疼痛刺激受体的功能，我们研究了VR1在大脑中的表达，并分析了VR1功能调节的分子机制。预计这种控制机制将有助于阐明大脑的功能。此外，我们还寻找了一种在大脑中表达的新的 VR1 样蛋白。在大鼠大脑中，VR1在下丘脑中不表达，但在黑质中强烈表达，并与酪氨酸羟化酶共表达。考虑到通过这种表达分析很难阐明VR1在大脑中的功能，我们目前正在积极分析基因缺陷小鼠的行为。接下来，我们表明细胞外 ATP 通过代谢型 P2Y1 受体以 PKC 依赖性方式控制 VR1 功能，但我们进一步研究了代谢型受体与辣椒素受体 VR1 之间的功能关系，揭示了缓激肽（缓激肽）。一种产生疼痛的物质，还通过 B2 受体以 PKC 依赖性方式将 VR1 的激活温度阈值从 42 度降低到 32 度。然后，我们通过生化证明了 PKC 对 VR1 的体内磷酸化，并对磷酸化候选氨基酸的点突变体进行电生理学分析，结果表明，鉴定出细胞内结构域中参与磷酸化的两个丝氨酸残基。这种磷酸化是炎性疼痛发生的分子机制之一，这两个丝氨酸残基有望成为镇痛药开发的新靶点。 VR1属于TRP离子通道家族，但已知可通过低渗透压激活的TRPV4（VROAC）被发现是一种新的温度感受器，其激活温度阈值为35度。有趣的是，研究表明TRPV4并不在感觉神经元中表达，而是在下丘脑的视前区表达，该区域起着体温调节中心的作用。预计这将成为 TRP 通道感觉接收的大脑功能研究的起点。

项目成果

Sugiua T, Tominaga M, Katsuya H, Mizumura K: "Bradykinin lowered the threshold temperature for heat activation of vanilloid receptor 1"J Neurophysiol.. 22. 544-548 (2002)

Sugiua T、Tominaga M、Katsuya H、Mizumura K：“缓激肽降低了香草素受体 1 热激活的阈值温度”J Neurophysiol.. 22. 544-548 (2002)

Yamanaka A, Tsujino N, Funahashi H, Honda K, Guan J-L, Wang Q-P, Tominaga M, Goto K, Shioda S, Sakurai T: "Orexion Activate Histaminergic neurons via the Orexion 2 Receptor"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 290. 1237-1245 (2002)

Yamanaka A、Tsujino N、Funahashi H、Honda K、Guan J-L、Wang Q-P、Tominaga M、Goto K、Shioda S、Sakurai T：“Orexion 通过 Orexion 2 受体激活组胺能神经元”Biochem。

Amaya F, Oh-hashi K, Naruse Y, Iijima N, Ueda M, Shimosato G, Tominaga M, Tanaka Y, Tanaka M.: "Local inflammation increases vanilloid receptor 1 expression within distinct subgroups of DRG neurons"Brain Res.. 963. 190-196 (2003)

Amaya F、Oh-hashi K、Naruse Y、Iijima N、Ueda M、Shimosato G、Tominaga M、Tanaka Y、Tanaka M.：“局部炎症会增加 DRG 神经元不同亚群内的香草酸受体 1 表达”Brain Res.. 963

Tominaga T, Meng W, Togashi K, Urano H, Tominaga M: "mDia inhibits the DNA-binging ability of Pax6 and changes the pattern of neurite extension in cerebellar granule cells though its binding to Pax6"J. Biol. Chem.. 277. 47686-47689 (2002)

Tominaga T、Meng W、Togashi K、Urano H、Tominaga M：“mDia 抑制 Pax6 的 DNA 结合能力，并通过与 Pax6 结合改变小脑颗粒细胞中神经突延伸的模式”J。

Guler A, Lee H, Iida T, Shimizu I, Tominaga M, Caterina M: "Heat-evoked activation of the ion channel, TRPV4"J. Neurosci.. 22. 6408-6414 (2002)

Guler A、Lee H、Iida T、Shimizu I、Tominaga M、Caterina M：“离子通道 TRPV4 的热诱发激活”J。