アブストラクト

Japanese

Title ジャンクトフィリンによるL型カルシウムチャネル調節機構
Subtitle 特集 筋研究の新展開 : 疾患治療, 創薬に向けて
Authors 中田勉1,2, 山田充彦2
Authors (kana) なかだつとむ
Organization 信州大学 1基盤研究支援センター 機器分析支援部門, 2医学部 分子薬理学教室
Journal 日本薬理学雑誌
Volume 157
Number 1
Page 4-8
Year/Month 2022 / 1
Article 報告
Publisher 日本薬理学会
Abstract 心筋や骨格筋には, 細胞膜と筋小胞体が近接する結合膜構造が存在する. 細胞膜上のL型カルシウムチャネル(LTCC)と筋小胞体膜上のリアノジン受容体は, この部位に集積し機能的複合体を形成している. これらのイオンチャネルの結合膜構造への集積は, 正常な興奮収縮連関に必要不可欠であるが, その機構の詳細は不明である. 結合膜構造を維持する分子として, ジャンクトフィリン(JP)が知られている. JPには4つのサブタイプが存在し, 骨格筋にはJP1とJP2が, 心筋にはJP2が発現している. 本研究ではLTCCの局在や機能におけるJPの役割について検討を行った. 骨格筋芽細胞由来の筋管に, JP1のC末端欠失変異体(JP1ΔCT)を導入すると, LTCCの結合膜への集積が阻害された. また, 免疫沈降法, プルダウンアッセイを行い, LTCCのポアを形成するCav1.1(別名: α1S)サブユニットのC末端とJPが物理的に結合していることを明らかにした. さらにアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)を用いてJP1ΔCTをマウス筋に発現させると, LTCCの細胞内局在の異常, 細胞内Ca2+上昇の抑制, 筋収縮力の低下が認められた. 次に, 類似の方法で心筋におけるJPの役割を検討した. JP2のC末端欠失変異体をマウス心筋に強制発現すると, 心重量の増加, 左室内径短縮率の有意な低下が認められた. 単離心筋細胞を用いた検討では, 細胞内Ca2+上昇の抑制が認められた. また, 免疫細胞染色によりLTCCについて検討を行ったところ, コントロールと比較して表面細胞膜により多く局在していた. 以上より, 横紋筋においてJP変異体はドミナントネガティブ様の作用を示し, LTCCの正常な細胞内局在を阻害することで, Ca2+代謝や筋収縮力の低下を誘導することが示された. このことから, 横紋筋におけるJPとLTCCの物理的な結合が, 正常な筋収縮に重要な役割を果たしていることが示唆された.
Practice 薬学
Keywords ジャンクトフィリン, L型カルシウムチャネル, 興奮収縮連関, 骨格筋, 心筋

English

Title Regulation of localization and function of L-type calcium channels by junctophilins
Subtitle Reviews : Frontiers in Muscle Research : Towards Therapy and Drug Development
Authors Tsutomu Nakada1,2, Mitsuhiko Yamada2
Authors (kana)
Organization 1Department of Instrumental Analysis, Research Center for Advanced Science and Technology, Shinshu University, 2Department of Molecular Pharmacology, Shinshu University School of Medicine
Journal Folia Pharmacologica Japonica
Volume 157
Number 1
Page 4-8
Year/Month 2022 / 1
Article Report
Publisher The Japanese Pharmacological Society
Abstract Abstract. Striated muscle L-type calcium channels (LTCC) are localized specifically to the junctional membrane (JM) where the sarcolemma is closely apposed to the sarcoplasmic reticulum. Although this allocation of LTCC is critical for efficient excitation-contraction coupling in striated muscles, its underlying molecular mechanism has not been clarified. Junctophilins (JPs) stabilize the structure of JM by bridging the sarcolemmal and SR membranes. In addition, immunoprecipitation and pull-down assay revealed that the proximal C-terminus of Cav1.1 subunits directly binds to both JP1 and JP2, indicating that JPs might also directly recruit and hold LTCC in JM. Indeed, expression of a JP1 mutant lacking its C-terminus including the transmembrane domain in mouse skeletal muscles exerted a dominant-negative effect on endogenous JPs by impairing LTCC-RyR coupling at triads and reducing contractile force. To investigate a role of cardiac JP2 in a similar strategy, we injected adeno-associated virus vector expressing a C-terminus lacking JP2 mutant (JP2Δ427) driven by a cardiac troponin T promoter into C57BL/6 mice. Echocardiography recorded 4 weeks after the viral injection showed that the fractional shortening in JP2Δ427 group was significantly decreased compared to that of the control group. Calcium transient of isolated ventricular myocytes was significantly decreased by JP2Δ427 expression. Immunocytochemistry showed that JP2Δ427 recruited LTCC to the surface sarcolemma from T-tubules. Taken together, expression of C-terminus lacking JP mutants down-regulated contractile force by impairing ECC of skeletal and cardiac myocytes. Thus, the physical binding between LTCC and JP is essential for contraction of striated muscles.
Practice Pharmaceutical sciences
Keywords
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参考文献