植物カルシウムチャネルAtTPC1およびAtCNGCの分子細胞生理学的研究

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我々が世界で初めてクローニングに成功した植物の電圧依存型Ca^<2+>透過チャネル・AtTPC1の機能及び役割を明らかにするため、電気生理学的解析に主眼をおいて研究を行った。動物細胞発現系を用いたパッチクランプ法による解析により、非常に低い成功率ながら植物プロトプラストで報告されている電圧依存型Ca^<2+>チャネルと酷似した電流を得ることが出来た。パッチクランプ法による解析では、発現系の検討やシステムの改良(最適化)等を要することに加え、植物細胞を用いての解析も必要となることから、これに先だって予備的知見を得る目的で酵母発現系での機能解析を行った。AtTPC1を発現させることにより、酵母の糖応答性[Ca^<2+>]_<cyt>上昇の強度は増大した。AtTPC1発現細胞でより高い[Ca^<2+>]_<cyt>上昇が見られたこと、BAPTA及びLa^<3+>がグルコース誘導性[Ca^<2+>]_<cyt>上昇を阻害したことから、糖シグナリングで活性化されたAtTPC1を介する細胞外Ca^<2+>流入が、[Ca^<2+>]_<cyt>上昇を引き起こしたと示唆される。出芽酵母への低浸透圧ショックにおいて、細胞が膨張する際に細胞膜が引っ張られAtTPC1に機械刺激をもたらす可能性がある。低浸透圧ショックでAtTPC1は活性化されず、AtTPC1は機械刺激受容チャネルではないことが支持された。細胞外にK^+が存在する時、グルコース誘導性[Ca^<2+>]_<cyt>上昇は顕著に抑制された。K^+とよく似た性質を持つRb^+でも同様のグルコース誘導性[Ca^<2+>]_<cyt>上昇の抑制が見られた。放射性核種^<86>Rb^+の取り込み実験の結果、AtTPC1はCa^<2+>透過能と同時に、K^+透過能を有することが分かった。