「塩素チャネル」の版間の差分

#カルシウム依存性塩素チャネル（calcium-activated chloride channel; CaCC)  

#細胞容積感受性塩素チャネル (volume-regulated chloride channel)  

#CFTR（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator）塩素チャネル  

　このうち、リガンド作動性塩素チャネルに関しては[[GABA受容体]]、[[グリシン受容体]]を参照。  

=== 発現  ===

　ClC-2は神経系では広く神経・グリアともに、また胎生期・生後ともに、その発現が認められる。ClC-3･-4･-6･-7も神経系に広く発現しているが、そのほとんどが細胞内小胞膜上（エンドソーム・リソソーム等）に分布している。

=== 機能  ===

==== ClC-2 ====

==== ClC-3･-4･-6･-7 ====

　ClC-4についてはCl−/H+交換輸送の機能を有することが発現系にて確認されている。その他のClC-3･-6･-7については未だ交換輸送の機能は確定していないが、いずれも主に細胞内小胞膜上に分布していること、そして結晶構造の解かれているバクテリアのClCタンパク質がCl−/H+交換輸送体であり、その機能に特徴的なアミノ酸配列をClC-3･-4･-6･-7のいずれもが共通に持つことから、いずれもCl−/H+交換輸送の機能を有すると考えられている。交換輸送の割合はCl− : H+ = 2 : 1と考えられ、小胞内の酸性化促進（小胞性H+ポンプの駆動により生ずる電荷移動のCl−による中和を通じて）に寄与すると考えられている。ClC-3と-4については、過剰発現により一部細胞膜に発現した際の電流が観測されており、急峻な外向き整流性（高い脱分極でのみ活性化）が確認されている。ClC-3 KOマウスでは網膜と海馬の変性・脱失、ClC-7 KOマウスでも網膜変性やリソソーム蓄積による神経変性が認められることが報告されているが、それぞれのClCの機能との連関は明らかになっていない。

== カルシウム依存性塩素チャネル ==

　細胞内Ca²⁺濃度の上昇に応じて活性化される塩素チャネルである。古くから神経系の細胞を含む、様々な細胞種で確認されていた最も典型的なCaCCの主な責任分子が、近年Anoctamin/TMEM16ファミリーのAno1/TMEM16A及びAno2/TMEM16Bであることが確定した<ref name="ref2"><pubmed>22090471</pubmed></ref><ref name="ref3"><pubmed>19827947</pubmed></ref>。また、卵黄状黄斑ジストロフィ（ベスト病）の原因遺伝子として主に網膜色素上皮に発現し、神経系全般にも或る程度の発現が認められているBestrophinファミリー（Best1-4）もCaCC活性を持つことが知られている<ref name="ref4"><pubmed>18391176</pubmed></ref>。（なお、かつてCaCCの候補として挙げられていたCLCA及びTTYHファミリーのCaCCとしての機能については、現在否定的な見解が占める。）

=== 構造 ===

[[Image:CaCC.JPG|thumb|right|270px|'''図2．カルシウム依存性塩素チャネルの一つAno1(TMEM16A)チャネルの構造'''<br>細胞質側にN末端とC末端を持ち、8回膜貫通領域から成る構造が示唆されている。(<ref name=ref8 />より転載)。]]&nbsp;

　Ano1/TMEM16Aについては、近年二量体を形成していることが示され、アミノ酸疎水性度の解析から、各サブユニットは8回膜貫通領域を持ち、細胞質側に大きなN末端とC末端から成る構造物を持つことが示唆されている（図2）。ポア領域やCa²⁺結合部位及び電位センサー部位は未だ同定されていないが、他のCa²⁺依存性・電位依存性イオンチャネルでよく知られる構造との類似性は認められていない。  

　Bestrophinチャネルも少なくとも二量体以上の多量体を形成し、各サブユニットは少なくとも4つの膜貫通領域を持つことが示唆されている。各サブユニットのC末端側に、酸性アミノ酸のクラスター領域とEFハンドモチーフで構成されるCa²⁺結合部位がある。Ca²⁺結合後にN末端とC末端領域の相互作用が起こり活性化することが、ヒトBest1で示されている。  

=== 発現 ===

　Ano1/TMEM16Aは神経系では主に末梢神経系（後根神経節や交感神経節細胞）に強い発現が認められる。Ano2/TMEM16Bは特に網膜や嗅神経で多く、脳内では大脳皮質・中脳・脳幹部に或る程度の発現が報告されている。

=== 機能 ===

　Ano1/TMEM16Aが発現する後根神経節細胞は細胞内Cl^–濃度が高く（&gt;30 mM）、古くからCaCC活性化による活動電位の後脱分極相の形成が知られている。即ち、この神経でのAno1/TMEM16Aの活性化は膜興奮性を高め、それが例えば発痛物質ブラジキニンの作用後の細胞内Ca²⁺濃度上昇に伴う痛覚神経の発火頻度上昇に関わることが知られている<ref name="ref13"><pubmed>20335661</pubmed></ref>。また、嗅神経の嗅毛では、におい物質のGタンパク質共役型受容体への結合により、cAMP依存性陽イオンチャネルとともにAno2/TMEM16Bが活性化され、ともに脱分極性の電流をもたらすことで嗅神経の発火を誘起することが知られている。但し、Ano2/TMEM16B KOマウスでそのCaCC成分が消失しても、嗅覚自体にはそれほど強い影響を与えないことも報告されている<ref name="ref14"><pubmed>21516098</pubmed></ref>。一方、細胞内Cl^–濃度が低い（&lt;10 mM）多くの成熟神経細胞では、CaCC活性は膜興奮性を抑制する。例えば海馬の錐体細胞では、活動電位中のCa²⁺流入により活性化されたAno2/TMEM16Bによる活動電位の再分極の促進や、興奮性シナプス入力時のCa²⁺流入により活性化されたAno2/TMEM16Bによるシナプス後電位の抑制が認められている<ref name="ref15"><pubmed>22500639</pubmed></ref>。  

　Best1については、近年アストログリアの主なCaCCであると報告されると同時に、同チャネルを通じてグルタミン酸やGABAがアストログリアから周囲に放出されることにより、シナプス機能や神経興奮性の調節が行われるとの報告がなされた<ref name="ref16"><pubmed>20929730</pubmed></ref><ref name="ref17"><pubmed>23021213</pubmed></ref>。Best2はかつて嗅神経でのCaCC候補の1つであったが、Best2 KOマウスとWTマウスでCaCCに大きな相違が認められず、後に嗅神経でのCaCCは上記のようにAno2/TMEM16Bによることが確定している。Best3・Best4の神経系での機能は未だ調べられていない。BestrophinチャネルはHCO₃^–に対する透過性が高く、またL型電位依存性Ca²⁺チャネルとの相互作用を介してCa²⁺流入量も変化させうることから、細胞内Ca²⁺動態やpHの恒常性維持にも寄与している可能性が示唆されている<ref name="ref3" /><ref name="ref4" />。

== 細胞容積感受性塩素チャネル ==

　典型的には細胞容積の増大に伴い開口する塩素チャネルである。神経系の細胞を含む、あらゆる細胞種で容積増大により最も多く活性化されるのが、細胞容積感受性外向整流性アニオンチャネル（volume-sensitive outwardly rectifying anion channel; VSOR）と呼ばれるものであるが、その分子実体はまだ解明されていない<ref name="ref5"><pubmed>19171657</pubmed></ref>。その他、マキシアニオンチャネル（maxi-anion channel）<ref name="ref6"><pubmed>19340557</pubmed></ref>と呼ばれるものや、上述のClC-2・Best1も容積感受性があることが知られている。

=== 構造 ===

　細胞容積感受性塩素チャネルとして代表的なVSORやマキシアニオンチャネルの分子実体は未だ明らかになっていないが、様々な大きさのポリエチレングリコールポリマーによるチャネル電流の抑制程度の検討から、それぞれのポアの内径が約0.6 nm、1.3 nmと推定されている<ref name="ref6" /><ref name="ref9"><pubmed>15498575</pubmed></ref>。このことはVSORがグルタミン酸（分子径～0.35 nm）透過性を持つこと、マキシアニオンチャネルがATP（～0.65 nm）透過性を持つことと合致する。

=== 発現 ===

=== 機能 ===

　VSORは細胞膨張時のみならず、種々の受容体刺激を通じて細胞膨張を伴わずに活性化されうることが知られている。その場合は同様に細胞内溶質が流出することにより、細胞容積の縮小が誘起される。この機序はアポトーシスの必要条件となっていることが知られている<ref name="ref5" />。また、近年この受容体刺激を介するVSOR活性化は、1細胞上で局所的に誘導されうることが判明し<ref name="ref18"><pubmed>21690189</pubmed></ref>、VSOR活性化が局所的な容積調節を伴う細胞の形態変化や移動を駆動する役割を持つことも示唆されている。&lt;

　また、VSORはグルタミン酸、マキシアニオンチャネルはグルタミン酸及びATPに対する透過性を持つことから、これらは細胞間情報伝達にも寄与しうることが知られている<ref name="ref5" /><ref name="ref6" />。

== CFTR塩素チャネル  ==

　嚢胞性線維症（cystic fibrosis）の原因遺伝子として同定されたCFTRは、神経系でも或る程度の発現が報告されている。cAMP依存性リン酸化酵素（PKA）によるリン酸化を通じて活性化される塩素チャネルである<ref name="ref7"><pubmed>18304008</pubmed></ref>。<br>

=== 構造  ===

[[Image:CFTR.gif|thumb|right|350px|'''図3．CFTRチャネル'''<br>リン酸化領域（R domain）により結ばれた2つの膜貫通領域（MSD）とATP結合領域（NBD）のペアが向かい合ってチャネルが形成される(<ref name=ref8 />より転載)。]]　

　CFTRチャネルは12個の膜貫通部位を持ち、そのうちの6個ずつが1組で1つの膜貫通領域（membrane-spanning (transmembrane) domain; MSD (TMD)）を構成し、それぞれのMSDについて細胞質側に1つのATP結合領域（nucleotide-binding domain; NBD）が連結する。さらに、PKA によるリン酸化を受ける調節領域（Rドメイン）が2つのMSD-NBDペアを連結し、それらのペアが向かい合わせの配向を取ることにより、チャネルが形成されると考えられている（図3）。Rドメインがリン酸化を受けた状態でNBDにATPが結合すると、NBDの二量体化に伴ってチャネルゲートが開き、その後ATPの加水分解によりNBD二量体が解離し、チャネルゲートが閉じると考えられている<ref name="ref10"><pubmed>23284076</pubmed></ref>。  

=== 発現 ===

　神経系での発現は上皮細胞に比して少ないが、脳内の広範な部位の神経細胞、但し細胞膜上よりもむしろ細胞質内に多くチャネルの発現が認められるとの報告がある<ref name="ref12"><pubmed>19654104</pubmed></ref>。一方、グリアではあまり発現は認められていない。

=== 機能 ===

9-AC：anthracene-9-carboxylate<br> DCPIB：4-(2-butyl-6,7-dichloro-2-cyclopentylindan-1-on-5-yl)oxybutyric acid<br> DIDS：4,4′-diisothiocyanatostilbene-2,2′-disulfonic acid<br> DNDS：4,4'-dinitrostilbene-2,2'-disulfonate<br> DPC：diphenylamine-2-carboxylate<br> IAA-94：indanyloxyacetic acid 94<br> n.d.：未定または検出できず（not determined or detected）<br> NFA：niflumic acid<br> NPPB：5-nitro-2-(3-phenylpropylamino)benzoic acid<br> SITS：4-acetamido-4′-isothiocyanato-2,2′-stilbenedisulfonic acid