ショウジョウバエにおけるIP_3/Ca^<2+>シグナル伝達とIP_3受容体の生理機能

果蝇中 IP_3/Ca^<2+> 信号传导和 IP_3 受体生理学

• 批准号: 05263208
• 负责人: 古市 貞一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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: 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-05263208/
• 关键词: IP_3受容体; 細胞内カルシウム; cGMP; シグナル伝達; 光情報伝達

昆虫をはじめとする無脊椎動物の光受容細胞では、光を吸収して活性化したロドプシンがGTP結合蛋白質(G蛋白質)を活性化する。次いで活性化されたG蛋白質がホスホリパーゼC(PLC)を活性化する。活性型PLCはホスファチジルイノシトール2リン酸(PIP2)の水解を誘導し、セカンドメッセンジャーであるイノシトール3リン酸(IP_3)が産生される。IP_3は細胞内Ca^<2+>ストアからCa^<2+>の放出を誘発することで、細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が生じる。このCa^<2+>シグナル伝達に関わるのがIP_3受容体/Ca^<2+>放出チャネルで、我々は先にこのcDNAのクローニングに成功しその全一次構造を決定するとともに、IP_3受容体mRNAの発現部位・時期を明らかとした。1.IP_3/Ca^<2+>シグナル伝達の下流に位置する機構について解析した。最近カブトガニで光受容細胞の光応答時にcGMPで開孔するチャネルの存在が示唆された。そこで我々は、IP_3/Ca^<2+>シグナルでguanylyl cyclase(cGMP合成酵素)が活性化され、細胞内cGMP濃度を上昇させるカスケードが働き、それがcGMP開孔性イオンチャネルの活性化につながるのではないかと考えた。我々は、ショウジョウバエよりguanylyl cyclase(dgc1)のcDNAをクローニングし、その全一次構造を決定した。dgc1は成虫頭部に発現し、複眼欠損変異体(eya/eya)では著減していた。抗体を用いた免疫組織化学では、dgc1蛋白質は視葉の特に第一次視神経節細胞体の細胞質、軸索、及び第二次神経節の二層にわたって存在した。今後はこのIP_3/Ca^<2+>/cGMPシグナル伝達カスケードの機構を詳細に調べる。2.多彩な生理機能に関与しているIP_3/Ca^<2+>シグナル伝達は、組織・細胞種によって多様性があると考えられている。この多様性はIP_3受容体自体が遺伝子ファミリーをなしていることからも示唆されてきた。我々はヒトから新たに2種類のタイプのIP_3受容体cDNAをクローニングし、その解析も行った。現在これを基に、ショウジョウバエでも新タイプIP_3受容体の検索中である。3.解析が進んでいるマウスIP_3受容体の構造機能解析をすすめ、Ca^<2+>ストア膜上での膜貫通様式(チャネル構造)と糖鎖結合部位・カルモジュリン結合部位の同定をした。

Insect photoreceptors are activated by GTP binding proteins (G proteins) that absorb light. C(PLC) protein is activated. The hydrolysis of PIP2 was induced by active PLC, and IP3 was produced. IP_3 induced the release of intracellular Ca^<2 +> and the increase of intracellular Ca^<2+> concentration. The expression of IP_3 receptor/Ca ~(2+) release gene was determined by the sequence analysis of the cDNA sequence, and the location and timing of IP_3 receptor mRNA expression were determined. 1. IP_3/Ca^<2+> ratio analysis of the mechanism of the downstream position. Recently, the presence of cGMP in photoreceptive cells has been demonstrated when they respond to light. IP_3/Ca^<2+> and guanylcyclase (cGMP synthase) are activated and cGMP concentrations in cells are increased. The cDNA encoding guanyl cyclase(dgc1) was used to determine the overall structure of the cDNA. dgc1 is the head of the adult, and the compound eye is not damaged.(eya/eya) Immunohistochemistry showed that dgc1 protein was present in the cytoplasm, axons, and second layers of the optic lobe. In the future, the IP_3/Ca^<2+>/cGMP ratio will be adjusted in detail. 2. IP_3/Ca^<2+> is the most important factor in the physiological function of polychrome. The diversity of IP_3 receptors is reflected in their own characteristics. We have two new types of IP_3 receptor cDNA. Now, we have a new IP_3 receptor. 3. The structure and function of IP_3 receptor were analyzed. The membrane penetration formula (membrane structure) and the identity of sugar lock binding site were determined.

项目成果

Yamamoto-Hino M: "Cloning and characterization of human type 2 and type 3 inositol 1,4,5-trisphosphate receptors" Receptors and Channels. (In press). (1994)

Yamamoto-Hino M：“人类 2 型和 3 型肌醇 1,4,5-三磷酸受体的克隆和表征”受体和通道。

Michikawa T: "Transmembrane Topology and Sites of N-Glycosylation of Inositol 1,4,5-Trisphosphate Receptor" J Biol Chem. 269(In press). (1994)

Michikawa T：“肌醇 1,4,5-三磷酸受体的跨膜拓扑结构和 N-糖基化位点”J Biol Chem。

Wojcikiewicz RJH: "Muscarinic receptor activation down-regulates the type I inositol 1,4,5-trisphosphate receptor by accelerating its degradation" J Biol Chem. (In press). (1994)

Wojcikiewicz RJH：“毒蕈碱受体激活通过加速其降解来下调 I 型肌醇 1,4,5-三磷酸受体”J Biol Chem。

古市貞一: "イノシトール3リン酸(IP3)・Ca2_+シグナリングとIP3受容体 化学と生物 Vol.31 No.1" 日本農芸化学学会編 日本学会センター出版, 2 (1993)

Teiichi Furuichi：“肌醇三磷酸（IP3）/Ca2_+信号传导和IP3受体化学和生物学Vol.31 No.1”，日本农业化学学会编，日本学会中心出版，2（1993）

Furuichi,T.: "Widespread expression of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 gene(Insp3r1)in the mouse central nervous system." Receptors and Channels. 1. 11-24 (1993)

Furuichi,T.：“肌醇 1,4,5-三磷酸受体 1 型基因 (Insp3r1) 在小鼠中枢神经系统中广泛表达。”