細胞膜伸展刺激による心筋緩徐活性型遅延整流性K+電流調節機構

细胞膜拉伸刺激心肌减慢激活调节延迟整流K+电流的机制

• 批准号: 16790135
• 负责人: 豊田 太
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Shiga University of Medical Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16790135/
• 关键词: 心筋細胞; イオンチャネル; パッチクランプ法; 遅延整流性K^+電流; PIP_2; KCNQ1; KCNE1; QT延長症候群; 心電図QT延長症候群

心筋活動電位の再分極過程を担う心筋緩徐活性型遅延整流性K^+電流(I_<Ks>)は,低浸透圧刺激や膜の機械刺激による細胞膜の伸展により増大する.本研究は,この背景となる細胞内機序を検討し,新しいI_<Ks>チャネル調節機構ならびにその分子基盤を明らかにしようとするものである.近年,膜構成リン脂質であるホスファチジルイノシトール二リン酸(PIP_2)は種々のイオンチャネルの機能を直接修飾することが知られており,また細胞膜の伸展刺激によりその局在が変化することが知られている.そこで本研究は,PIP_2による心筋I_<Ks>チャネルの調節機構について検討を行った.モルモット単離心筋細胞に全細胞型パッチクランプ法を適用し,I_<Ks>チャネル電流をリアルタイムで記録した.パッチ電極を介してPIP_2をモルモット心筋細胞に負荷すると,I_<Ks>チャネル電流は徐々に減弱した.一方,抗PIP_2抗体を細胞内へ投与するとI_<Ks>の増強が観察されたことから,細胞膜に内在するPIP_2がI_<Ks>チャネルに抑制性に作用していることが明らかとなった.また,外因性に投与したPIP_2は低浸透圧刺激によるI_<Ks>の増大反応を部分的に抑制し,膜の機械的伸展が膜PIP_2の減少によりI_<Ks>チャネルの活性を増強する可能性が示唆された.現在,I_<Ks>チャネルはKCNQ1ならびにKCNE1の2つのサブユニットで構成されると考えられている.本研究は,PIP_2によるI_<Ks>チャネル制御機構の分子基盤を明らかにするために,KCNQ1ならびにKCNE1により再構築したK^+チャネルを用いて,PIP_2による修飾機構を検討した.結果,細胞膜PIP_2を減少させると考えられるGq-PLC連関型受容体の刺激は心筋I_<Ks>を増強するものの,KCNQ1/KCNE1チャネル電流には反対に抑制作用を示すことが明らかになった.このことは,少なくともPIP_2による調節においてKCNQ1とKCNE1だけでは心筋I_<Ks>を完全に再構築できないことが示唆する。このように,本研究は心筋I_<Ks>チャネルの新しい修飾因子としての膜PIP_2の役割が明らかにするとともに,心筋I_<Ks>チャネルの分子基盤の解明に新たな展開の必要性を提示するすることができた.

Heart muscle activity potential の points again extremely process を bear う heart muscle type slow xu active 遅 spreading rectifier K ^ + current (I_ (Ks >) は, low penetration 圧 stimulus や membrane の mechanical stimulation に よ る membrane stretch の に よ り raised large す る. This study は こ の background と な る machine sequence in the cell を 検 for し, new し い I_ (Ks > チ ャ ネ ル regulator な ら び に そ の molecular base plate を Ming ら か に し よ う と す る も の で あ る. In recent years, membrane composition リ ン lipid で あ る ホ ス フ ァ チ ジ ル イ ノ シ ト ー ル two リ ン acid (PIP_2) は 々 の イ オ ン チ ャ ネ ル の function を directly modify す る こ と が know ら れ て お り, ま た の stretch to stimulate cell membrane に よ り そ の bureau in が variations change す る こ と が know ら れ て い る. そ こ で は, this study PIP_2 に よ る I_ heart muscles < Ks > チ ャ ネ ル の regulator に つ い て 検 line for を っ た. モ ル モ ッ ト 単 whole-cell type centrifugal muscle cells に パ ッ チ ク ラ ン プ method, the applicable し を I_ (Ks > チ ャ ネ ル current を リ ア ル タ イ ム で record し た. パ ッ チ を electrode interface し て PIP_2 を モ ル モ ッ ト heart muscle cells に load す る と, I_ (Ks > チ ャ ネ ル electricity Liu 々に xu 々に weaken た. Side, resist PIP_2 antibody を へ shot within cells and す る と I_ (Ks > の raised strong が 観 examine さ れ た こ と か ら, cell membrane に inner す る PIP_2 が I_ (Ks > チ ャ ネ ル に inhibitory role に し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, external に cast with し た PIP_2 は low penetration 圧 stimulus に よ る I_ (Ks > の Raised large reverse 応 を part に inhibiting し, film の mechanical stretch が film PIP_2 の reduce に よ り I_ (Ks > チ ャ ネ ル の active を raised strong す が る possibility in stopping さ れ た. Now, I_ (Ks > チ ャ ネ ル は KCNQ1 gene な ら び に KCNE1 の 2 つ の サ ブ ユ ニ ッ ト で constitute さ れ る と exam え ら れ て い る. This study は PIP_2 に よ る I_ (Ks > チ ャ ネ ル system royal institution の molecular base plate を Ming ら か に す る た め に, KCNQ1 gene な ら び に KCNE1 に よ り to construct し た K ^ + チ ャ ネ ル を with い て, PIP_2 に よ る modify agency を beg し 検 た. As a result, the cell membrane PIP_2 を reduce さ せ る と exam え ら れ る Gq - PLC even masato under let body の は heart muscle I_ (Ks > を raised strong す る も の の, called KCNQ1 / KCNE1 チ ャ ネ ル current に は を に seaborne restrain role す こ と が Ming ら か に な っ た. こ の こ と は, less な く と も PIP_2 に よ る adjust に お い て KCNQ1 gene と KCNE1 だ け で は heart muscle I_ (Ks > を に again completely constructing で き な い こ と が in stopping す る. こ の よ う に, this study は heart muscle I_ (Ks > チ ャ ネ ル の new し い modifier と し て の membrane PIP_2 の service cut が Ming ら か に す る と と も に, heart muscle I_ (Ks > チ ャ ネ ル の molecule substrate の interpret に new た な expand の necessity を prompt す る す る こ と が で き た.

项目成果

Modulation of functional properties of KCNQ1 channel by association of KCNE1 and KCNE2

KCNE1 和 KCNE2 联合调节 KCNQ1 通道的功能特性

• 期刊: Biochem Biophys Res Commun. (in press)
• 作者: Liu;Y.et al.;Kazunori Kageyama;Abdelalim EM;Chuanzhe Song;Zankov DP;Toyoda F;Futoshi Toyoda;Takeshi Aiba;Ding Wei-Guang;Akira Okada;Toyoda F
• 通讯作者: Toyoda F

Response of the sustained inward current to autonomic agonists in guinea-pig sino-arial node pacemaker cells.

豚鼠窦房结起搏细胞中持续内向电流对自主神经激动剂的反应。

• 发表时间: 2005
• 期刊: British Journal of Pharmacology (in press)
• 作者: Liu;Y.et al.;Kazunori Kageyama;Abdelalim EM;Chuanzhe Song;Zankov DP;Toyoda F;Futoshi Toyoda
• 通讯作者: Futoshi Toyoda

Responses of the sustained inward current to autonomic agonists in guinea-pig sino-atrial node pacemaker cells.

豚鼠窦房结起搏细胞中持续内向电流对自主神经激动剂的反应。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Br J Pharmacol 144
• 作者: Toyoda;F.
• 通讯作者: F.

In Vitro expression of natriuretic peptides in cardiomyocytes differentiated from monkey embryonic stem cells

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2005.12.057
• 发表时间: 2006-02-10
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Abdelalim, EM;Takada, T;Torii, R
• 通讯作者: Torii, R

Regulation of cardiac IKs potassium current by membrane phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate

• DOI: 10.1074/jbc.m409374200
• 发表时间: 2004-12-03
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Ding, WG;Toyoda, F;Matsuura, H
• 通讯作者: Matsuura, H