「電位依存性カルシウムチャネル」の版間の差分

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 α<sub>2</sub>δ、βおよびγサブユニットは、チャネル本体であるα<sub>1</sub>サブユニットの発現調節、機能調節や細胞内局在に重要であり、複数の遺伝子によってコードされている<ref name="ref13"><pubmed>3037387</pubmed></ref>。<br> 大きな細胞外領域を有するα<sub>2</sub>δサブユニットは、単一の遺伝子にコードされるα<sub>2</sub>およびδがジスルフィド結合によって結ばれた二量体で、4種類のアイソフォームが知られる (α<sub>2</sub>δ1-4)。α<sub>2</sub>δサブユニットは、α<sub>1</sub>サブユニットの形質膜への輸送に働いている<ref name="ref14"><pubmed>17403543</pubmed></ref>。α<sub>1</sub>サブユニットのリピートIとIIをつなぐ細胞内リンカーに結合するβサブユニットは、4種類のアイソフォームが知られている (β1-4)。このβサブユニットは、α<sub>1</sub>サブユニットの形質膜における機能的な発現に重要であり<ref name="ref15"><pubmed>1849233</pubmed></ref>、VDCCの活性化や不活性化を促進する<ref name="ref16"><pubmed>20959621</pubmed></ref>。各アイソフォームには複数のスプライスバリアントが存在し、発現分布やチャネル機能の調節に違いがある<ref name="ref16" />。γサブユニットは4回膜貫通のタンパク質であり、VDCCと相互作用することで不活性化曲線をシフトさせる<ref name="ref17"><pubmed>17652770</pubmed></ref>。γサブユニットには8種類のアイソフォームが存在し (γ1~8)、その中のいくつかのアイソフォームは、[[AMPA受容体]] (2-amino-3-[3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolyl]propionic acid receptor) の輸送や機能調節を担う主要なタンパク質TARPs (Transmembrane AMPA receptor regulatory proteins) とも呼ばれている<ref name="ref17" />。
 α<sub>2</sub>δ、βおよびγサブユニットは、チャネル本体であるα<sub>1</sub>サブユニットの発現調節、機能調節や細胞内局在に重要であり、複数の遺伝子によってコードされている<ref name="ref13"><pubmed>3037387</pubmed></ref>。<br> 大きな細胞外領域を有するα<sub>2</sub>δサブユニットは、単一の遺伝子にコードされるα<sub>2</sub>およびδがジスルフィド結合によって結ばれた二量体で、4種類のアイソフォームが知られる (α<sub>2</sub>δ1-4)。α<sub>2</sub>δサブユニットは、α<sub>1</sub>サブユニットの形質膜への輸送に働いている<ref name="ref14"><pubmed>17403543</pubmed></ref>。α<sub>1</sub>サブユニットのリピートIとIIをつなぐ細胞内リンカーに結合するβサブユニットは、4種類のアイソフォームが知られている (β1-4)。このβサブユニットは、α<sub>1</sub>サブユニットの形質膜における機能的な発現に重要であり<ref name="ref15"><pubmed>1849233</pubmed></ref>、VDCCの活性化や不活性化を促進する<ref name="ref16"><pubmed>20959621</pubmed></ref>。各アイソフォームには複数のスプライスバリアントが存在し、発現分布やチャネル機能の調節に違いがある<ref name="ref16" />。γサブユニットは4回膜貫通のタンパク質であり、VDCCと相互作用することで不活性化曲線をシフトさせる<ref name="ref17"><pubmed>17652770</pubmed></ref>。γサブユニットには8種類のアイソフォームが存在し (γ1~8)、その中のいくつかのアイソフォームは、[[AMPA受容体]] (2-amino-3-[3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolyl]propionic acid receptor) の輸送や機能調節を担う主要なタンパク質TARPs (Transmembrane AMPA receptor regulatory proteins) とも呼ばれている<ref name="ref17" />。


== 機能 ==
== 機能 ==


 異なるαサブユニット (Ca<sub>v</sub>) を含むVDCCは、神経伝達物質放出、[[シナプス可塑性]]、細胞の興奮性の調節、筋収縮、遺伝子発現など、異なる生理応答を制御する (図3)。[[Image:Yasuomori fig 4.jpg|thumb|right|500px|<b>図3. α<sub>1</sub>サブユニットの分類とその特性</b><br /> α<sub>1</sub>サブユニットには10種類のアイソフォームが存在し、その電気生理学的特性や薬理学的特性によって分類、命名されている。]]
 異なるαサブユニット (Ca<sub>v</sub>) を含むVDCCは、神経伝達物質放出、[[シナプス可塑性]]、細胞の興奮性の調節、筋収縮、遺伝子発現など、異なる生理応答を制御する (図3)。  
 
{| width="856" cellspacing="1" cellpadding="1" border="1" height="279"
|-
| style="text-align:center" | Ca<sup>2+</sup>電流
| style="text-align:center" | α<sub>1</sub>サブユニット
| style="text-align:center" | 遺伝子
| style="text-align:center" | 選択的阻害剤
| style="text-align:center" | 主要な発現部位
| style="text-align:center" | 主要な細胞機能
|-
| L型<br><br><br><br>
| Ca<sub>v</sub>1.1<br>Ca<sub>v</sub>1.2<br>Ca<sub>v</sub>1.3<br>Ca<sub>v</sub>1.4  
| CACNA1S<br>CACNA1C<br>CACNA1D<br>CACNA1F
| DHP, PAA, BTZ<br><br><br><br>
| 骨格筋<br>心臓、脳<br>内分泌組織、脳<br>網膜
| 筋収縮<br>筋収縮、遺伝子発現、シナプス可塑性<br>ホルモン分泌、遺伝子発現、シナプス可塑性<br>神経伝達物質放出
|-
| P/Q型<br>N型<br>R型
| Ca<sub>v</sub>2.1<br>Ca<sub>v</sub>2.2<br>Ca<sub>v</sub>2.3
| CACNA1A<br>CACNA1B<br>CACNA1E
| ω-アガトキシンIVA<br>ω-コノトキシンGVIA<br>SNX-482
| 脳<br><br><br>
| 神経伝達物質放出、ホルモン分泌<br>神経伝達物質放出、ホルモン分泌<br>神経伝達物質放出
|-
| T型<br><br><br>
| Ca<sub>v</sub>3.1<br>Ca<sub>v</sub>3.2<br>Ca<sub>v</sub>3.3
| CACNA1G<br>CACNA1H<br>CACNA1I
|
| 脳、心臓<br>脳、心臓<br>脳
| ペースメイキング、反復性発火<br><br><br>
|}
 
'''図3. α<sub>1</sub>サブユニットの分類とその特性'''<br>α<sub>1</sub>サブユニットには10種類のアイソフォームが存在し、その電気生理学的特性や薬理学的特性によって分類、命名されている。  


=== Ca<sub>v</sub>1 (L型)  ===
=== Ca<sub>v</sub>1 (L型)  ===
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 N、P/Q、R型は主に神経系に発現し、神経伝達物質放出を始めとする神経機能を制御する<ref name="ref24"><pubmed>7901765</pubmed></ref><ref name="ref25"><pubmed>7832825</pubmed></ref>。[[活動電位]]が[[シナプス前終末]]に達すると、N、P/Q、R型などのVDCCを介したCa<sup>2+</sup>流入が引き起こされ、神経伝達物質が放出される。シナプス前終末において神経伝達物質放出を効率的に制御するため、[[シナプス小胞]]の[[膜融合]]を制御する[[SNARE]] (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor ) タンパク質 ([[Syntaxin]]、[[SNAP-25]]、[[VAMP/synaptobrevin]])やCa<sup>2+</sup>センサーと考えられている[[Synaptotagmin]]、[[足場タンパク質]]として働く[[RIM]] ([[Rab]]-3 interacting molecule) ファミリー、CAST、Munc13、Bassoon、Piccoloといったタンパク質群とVDCCは巨大タンパク質複合体である、[[アクティブゾーン]]を形成している。N、P/Q型のα<sub>1</sub>サブユニットのII-IIIリンカーにはアクティブゾーンに存在するタンパク質との相互作用部位 (Synprint&nbsp;; synaptic protein interaction) が保存されており、syntaxinやSNAP-25、CSP (cysteine string protein)、RIM、synaptotagminと相互作用する (図4) <ref name="ref4" /><ref name="ref26"><pubmed>16942804</pubmed></ref>。syntaxinやSNAP-25はsynprint領域を介してVDCCと相互作用し、チャネルの不活性化状態を安定化させることでチャネル活性を抑制することが報告されている<ref name="ref26" />。また、βサブユニットもCASTやRIM、synaptotagminといったアクティブゾーンに存在するタンパク質と相互作用する (図4) <ref name="ref27"><pubmed>22577167</pubmed></ref><ref name="ref28"><pubmed>17496890</pubmed></ref><ref name="ref29"><pubmed>16525042</pubmed></ref>。これらのタンパク質との相互作用は、神経伝達物質放出複合体を形成し、VDCCの機能修飾も担う。RIM1のα型バリアント (RIM1α) はシナプス小胞のRab-3と相互作用する足場タンパク質であることから、VDCCとシナプス小胞の距離を規定する分子である可能性が高い<ref name="ref30"><pubmed>    9252191</pubmed></ref>。4種類のRIM (RIM1~4) はどれもVDCCの不活性化を著しく遅らせることでCa<sup>2+</sup>流入量を増加させる<ref name="ref28" />。このように、VDCCはアクティブゾーンのタンパク質と共役して働くことで、高効率的に神経伝達物質放出やシナプス可塑性を制御すると考えられる。  
 N、P/Q、R型は主に神経系に発現し、神経伝達物質放出を始めとする神経機能を制御する<ref name="ref24"><pubmed>7901765</pubmed></ref><ref name="ref25"><pubmed>7832825</pubmed></ref>。[[活動電位]]が[[シナプス前終末]]に達すると、N、P/Q、R型などのVDCCを介したCa<sup>2+</sup>流入が引き起こされ、神経伝達物質が放出される。シナプス前終末において神経伝達物質放出を効率的に制御するため、[[シナプス小胞]]の[[膜融合]]を制御する[[SNARE]] (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor ) タンパク質 ([[Syntaxin]]、[[SNAP-25]]、[[VAMP/synaptobrevin]])やCa<sup>2+</sup>センサーと考えられている[[Synaptotagmin]]、[[足場タンパク質]]として働く[[RIM]] ([[Rab]]-3 interacting molecule) ファミリー、CAST、Munc13、Bassoon、Piccoloといったタンパク質群とVDCCは巨大タンパク質複合体である、[[アクティブゾーン]]を形成している。N、P/Q型のα<sub>1</sub>サブユニットのII-IIIリンカーにはアクティブゾーンに存在するタンパク質との相互作用部位 (Synprint&nbsp;; synaptic protein interaction) が保存されており、syntaxinやSNAP-25、CSP (cysteine string protein)、RIM、synaptotagminと相互作用する (図4) <ref name="ref4" /><ref name="ref26"><pubmed>16942804</pubmed></ref>。syntaxinやSNAP-25はsynprint領域を介してVDCCと相互作用し、チャネルの不活性化状態を安定化させることでチャネル活性を抑制することが報告されている<ref name="ref26" />。また、βサブユニットもCASTやRIM、synaptotagminといったアクティブゾーンに存在するタンパク質と相互作用する (図4) <ref name="ref27"><pubmed>22577167</pubmed></ref><ref name="ref28"><pubmed>17496890</pubmed></ref><ref name="ref29"><pubmed>16525042</pubmed></ref>。これらのタンパク質との相互作用は、神経伝達物質放出複合体を形成し、VDCCの機能修飾も担う。RIM1のα型バリアント (RIM1α) はシナプス小胞のRab-3と相互作用する足場タンパク質であることから、VDCCとシナプス小胞の距離を規定する分子である可能性が高い<ref name="ref30"><pubmed>    9252191</pubmed></ref>。4種類のRIM (RIM1~4) はどれもVDCCの不活性化を著しく遅らせることでCa<sup>2+</sup>流入量を増加させる<ref name="ref28" />。このように、VDCCはアクティブゾーンのタンパク質と共役して働くことで、高効率的に神経伝達物質放出やシナプス可塑性を制御すると考えられる。  


=== Ca<sub>v</sub>3 (T型) ===
=== Ca<sub>v</sub>3 (T型) ===


 T型は、一過的にCa<sup>2+</sup>を流入させることで、活動電位の発生パターンを調節する。心臓の洞房結節に存在するペースメーカー細胞における拍動の形成や<ref name="ref31"><pubmed>16690884</pubmed></ref>、[[睡眠]]時の特徴的な[[脳波]]を形成する[[視床]]のリレー細胞における周期的な発火に関わっている<ref name="ref32"><pubmed>9570789</pubmed></ref>。
 T型は、一過的にCa<sup>2+</sup>を流入させることで、活動電位の発生パターンを調節する。心臓の洞房結節に存在するペースメーカー細胞における拍動の形成や<ref name="ref31"><pubmed>16690884</pubmed></ref>、[[睡眠]]時の特徴的な[[脳波]]を形成する[[視床]]のリレー細胞における周期的な発火に関わっている<ref name="ref32"><pubmed>9570789</pubmed></ref>。