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

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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。