ATP結合蛋白質によるシグナル伝達機構の解明

阐明 ATP 结合蛋白的信号转导机制

基本信息

批准号：
10169206
负责人：
稲垣暢也
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ATP感受性K^+チャネル(K_<ATP>チャネル)は、細胞内のATPによって開閉が調節されるK^+チャネルである。我々は膵β細胞のK_<ATP>チャネルがABC蛋白であるスルホニル尿素受容体SUR1と内向き整流性K^+チャネルKir6.2の複合体であること、心筋のK_<ATP>チャネルが新たなスルホニル尿素受容体SUR2AとKir6.2の複合体であることを明らかにした。従来よりK_<ATP>チャネルがG蛋白質によって調節を受ける可能性が示唆されていたが、その詳細は不明であった。そこで本研究では、まず再構成系の実験においてこの点について検討した。その結果、K_<ATP>チャネルがG蛋白質(Giα)によって直接調節されること、また、膵β細胞型K_<ATP>(SUR1/Kir6.2)チャネルと心筋型K_<ATP>(SUR2A/Kir6.2)チャネルではその調節が異なることから、G蛋白質(Giα)によるK_<ATP>チャネルの調節はSURサブユニットの違いによって異なることを明らかにした。一方、従来より脳においてK_<ATP>チャネルは広く分布し特に黒質において多量に発現していることが、グリベンクラミドの結合実験や電気生理学的研究から知られている。最近では、in situ hybridizationにより神経細胞にSUR1とKir6.2が共在するという報告もあり、神経細胞においては膵β細胞型のK_<ATP>チャネルが発現することが示唆されているが詳細は不明である。そこで、膵β細胞型と心筋型の両者のK_<ATP>チャネルに共通のKir6.2のノックアウト(KO)マウスを用いて特に神経細胞におけるK_<ATP>チャネルの役割について検討した。Kir6.2のKOマウスは千葉大学の清野教授との共同研究により使用可能となった。KOマウスならびに対照マウスの黒質の神経細胞を単離し、パッチクランプ法を用いて電気生理学的記録を行った結果、対照マウスの黒質神経細胞には膵β細胞型のK_<ATP>チャネル(SUR1/Kir6.2)電流が観察される一方で、KOマウスの黒質神経細胞においてはそれが認められないことが確認された。今後、このKOマウスを用いることによりSURによるK_<ATP>チャネルの調節機構が解明されるだけでなく、K_<ATP>チャネルの生理学的意義が個体あるいは細胞レベルで明らかになると思われる。

ATP敏感性K^+通道（K_<ATP>通道）是其开闭受细胞内ATP调节的K^+通道。我们发现胰腺β细胞中的K_<ATP>通道是ABC蛋白磺酰脲受体SUR1和内向整流K^+通道Kir6.2的复合物，并且心肌中的K_<ATP>通道是一种新的复合物，据揭示它是磺酰脲类受体SUR2A和Kir6.2的复合物。先前有人提出K_<ATP>通道可能受G蛋白调节，但具体细节尚不清楚。因此，在本研究中，我们首先使用重建系统在实验中研究了这一点。结果，我们发现 K_<ATP> 通道直接受 G 蛋白 (Giα) 调节，并且胰腺 β 细胞型 K_<ATP> (SUR1/Kir6.2) 通道和心脏型 K_<ATP> (SUR2A) 通道/Kir6) 通道直接受 G 蛋白 (Giα) 调节。2) 由于通道具有不同的调节作用，我们发现 G 蛋白 (Giα) 对 K_<ATP> 通道的调节根据 SUR 亚基的不同而不同。另一方面，从格列本脲结合实验和电生理学研究已知，K_<ATP>通道广泛分布于脑中，特别是在黑质中大量表达。最近，通过原位杂交报道SUR1和Kir6.2在神经元中共存，提示胰腺β细胞型K_<ATP>通道在神经元中表达，但详细情况尚不清楚。因此，我们使用 Kir6.2 敲除 (KO) 小鼠专门研究了 K_<ATP> 通道在神经元中的作用，这是胰腺 β 细胞型和心脏型 K_<ATP> 通道所共有的。 Kir6.2 KO小鼠是通过与千叶大学Seino教授的联合研究获得的。我们分离了KO小鼠和对照小鼠的黑质神经元，并采用膜片钳法进行电生理记录，结果证实对照小鼠的黑质神经元存在胰腺β细胞型K_<ATP>通道。虽然观察到了SUR1/Kir6.2)电流，但在KO小鼠的黑质神经元中没有观察到电流。未来，通过利用这些KO小鼠，我们不仅将阐明SUR对K_<ATP>通道的调节机制，还将阐明K_<ATP>通道在个体或细胞水平上的生理意义。