「イノシトール1,4,5-三リン酸」の版間の差分

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==== IICRの細胞内動態 ====
==== IICRの細胞内動態 ====
[[ファイル:Furuichi IP3 Figure4.png|500px|サムネイル|'''図4. IICRおけるIP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>シグナルの細胞内動態'''<br>
[[ファイル:Furuichi IP3 Figure4.png|500px|サムネイル|'''図4. IICRおけるIP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>シグナルの細胞内動態'''<br>
IICRによる階層的なCa<sup>2+</sup>動態(Ca<sup>2+</sup> blip→Ca<sup>2+</sup> puff→Ca<sup>2+</sup> wave)を図示している(Parker I et al. <ref name=Parker1996><pubmed>8889202</pubmed></ref> と Lock JT et al. <ref name=Lock2019><pubmed>30703557</pubmed></ref> を改変)。図中では、放出Ca<sup>2+</sup>による負の制御で変化する動態は割愛している。(a)は細胞外刺激を受けて細胞膜近傍でPI代謝回転の誘導が開始される段階。(b)は低[IP<sub>3</sub>]、(c)は中程度[IP<sub>3</sub>]、(d)は高[IP<sub>3</sub>]におけるIP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>シグナルの動態を図示している。PI代謝回転が起きた細胞膜付近からIP<sub>3</sub>が細胞内を拡散してできる濃度勾配を青色濃淡で示している。IP<sub>3</sub>R/Ca<sup>2+</sup>放出チャネルによってCa<sup>2+</sup>ストアから放出されるCa<sup>2+</sup>が細胞内を拡散してできる濃度勾配を赤色濃淡で示している。ギャップ結合(GAP junction, GJ)をもつ細胞間では、IP<sub>3</sub>は細胞間シグナルとしてもはたらく。図では、Ca<sup>2+</sup>が細胞内を局所的(local)に、IP<sub>3</sub>がより細胞内を広域(global)に拡散する様子を示しているが、動態は細胞タイプなどによって多様性があり、IP<sub>3</sub>がより局所的なメッセンジャーとしてはたらく細胞もある。(b)低[IP<sub>3</sub>]では、IP<sub>3</sub>Rチャネルの単独とクラスターを問わず、確率論的にIP<sub>3</sub>と結合したIP<sub>3</sub>RチャネルにおいてCa<sup>2+</sup>ブリップが起きる。(c)中程度[IP<sub>3</sub>]では、IP<sub>3</sub>Rチャネルクラスター(アンカーされて不動性)が活性化され、Ca<sup>2+</sup>パフが起きる。また、IICRによって生じるCa<sup>2+</sup>は濃度に依存して二相性にIP<sub>3</sub>Rを制御する:至適[Ca<sup>2+</sup>]濃度を超えた高[Ca<sup>2+</sup>]域ではIP<sub>3</sub>Rを負にフィードバック制御、至適[Ca<sup>2+</sup>]域であれば(一定レベルのIP<sub>3</sub>下で)隣接するIP<sub>3</sub>Rを活性化(正の制御)する。(d)高[IP<sub>3</sub>]では、正のCa<sup>2+</sup>制御により(RyRによるCICR様のモードで)、隣接する一連のIP<sub>3</sub>R集団の連続的な活性化によって細胞内Ca<sup>2+</sup>波(intracellular Ca<sup>2+</sup> wave)が伝播し<ref name=Leybaert2012><pubmed>22811430</pubmed></ref> 、その結果、空間的および速度論的に広域Ca<sup>2+</sup>シグナルの特性が発揮される<ref name=Lock2020><pubmed>32396066</pubmed></ref> 。サイレントIP<sub>3</sub>Rの活性化も示唆されている。高[IP<sub>3</sub>]下でのグローバルなCa<sup>2+</sup>放出には、Ca<sup>2+</sup>パフの他に、ストアに分散して局在するIP<sub>3</sub>R(可動性)による時空間的に持続性のあるCa<sup>2+</sup>上昇が寄与するモデルもある<ref name=Lock2020><pubmed>32396066</pubmed></ref> 。]]
IICRによる階層的なCa<sup>2+</sup>動態(Ca<sup>2+</sup> blip→Ca<sup>2+</sup> puff→Ca<sup>2+</sup> wave)を図示している(Parker I et al. <ref name=Parker1996><pubmed>8889202</pubmed></ref> と Lock JT et al. <ref name=Lock2019><pubmed>30703557</pubmed></ref> を改変)。図中では、放出Ca<sup>2+</sup>による負の制御で変化する動態は割愛している。'''(a)'''は細胞外刺激を受けて細胞膜近傍でPI代謝回転の誘導が開始される段階。'''(b)'''は低[IP<sub>3</sub>]、'''(c)'''は中程度[IP<sub>3</sub>]、'''(d)'''は高[IP<sub>3</sub>]におけるIP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>シグナルの動態を図示している。PI代謝回転が起きた細胞膜付近からIP<sub>3</sub>が細胞内を拡散してできる濃度勾配を青色濃淡で示している。IP<sub>3</sub>R/Ca<sup>2+</sup>放出チャネルによってCa<sup>2+</sup>ストアから放出されるCa<sup>2+</sup>が細胞内を拡散してできる濃度勾配を赤色濃淡で示している。ギャップ結合(GAP junction, GJ)をもつ細胞間では、IP<sub>3</sub>は細胞間シグナルとしてもはたらく。図では、Ca<sup>2+</sup>が細胞内を局所的(local)に、IP<sub>3</sub>がより細胞内を広域(global)に拡散する様子を示しているが、動態は細胞タイプなどによって多様性があり、IP<sub>3</sub>がより局所的なメッセンジャーとしてはたらく細胞もある。'''(b)'''低[IP<sub>3</sub>]では、IP<sub>3</sub>Rチャネルの単独とクラスターを問わず、確率論的にIP<sub>3</sub>と結合したIP<sub>3</sub>RチャネルにおいてCa<sup>2+</sup>ブリップが起きる。'''(c)'''中程度[IP<sub>3</sub>]では、IP<sub>3</sub>Rチャネルクラスター(アンカーされて不動性)が活性化され、Ca<sup>2+</sup>パフが起きる。また、IICRによって生じるCa<sup>2+</sup>は濃度に依存して二相性にIP<sub>3</sub>Rを制御する:至適[Ca<sup>2+</sup>]濃度を超えた高[Ca<sup>2+</sup>]域ではIP<sub>3</sub>Rを負にフィードバック制御、至適[Ca<sup>2+</sup>]域であれば(一定レベルのIP<sub>3</sub>下で)隣接するIP<sub>3</sub>Rを活性化(正の制御)する。'''(d)'''高[IP<sub>3</sub>]では、正のCa<sup>2+</sup>制御により(RyRによるCICR様のモードで)、隣接する一連のIP<sub>3</sub>R集団の連続的な活性化によって細胞内Ca<sup>2+</sup>波(intracellular Ca<sup>2+</sup> wave)が伝播し<ref name=Leybaert2012><pubmed>22811430</pubmed></ref> 、その結果、空間的および速度論的に広域Ca<sup>2+</sup>シグナルの特性が発揮される<ref name=Lock2020><pubmed>32396066</pubmed></ref> 。サイレントIP<sub>3</sub>Rの活性化も示唆されている。高[IP<sub>3</sub>]下でのグローバルなCa<sup>2+</sup>放出には、Ca<sup>2+</sup>パフの他に、ストアに分散して局在するIP<sub>3</sub>R(可動性)による時空間的に持続性のあるCa<sup>2+</sup>上昇が寄与するモデルもある<ref name=Lock2020><pubmed>32396066</pubmed></ref> 。]]
 電位依存性Ca<sup>2+</sup>チャネルや、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]のようなリガンド開口性Ca<sup>2+</sup>透過チャネル(ligand-gated Ca<sup>2+</sup> permeable channel)などによる細胞外からのCa<sup>2+</sup>流入(Ca<sup>2+</sup> influx)では、細胞膜のチャネルポア付近を起点としてCa<sup>2+</sup>濃度勾配の局所性が生じ、また[[カルシウムスパイク|Ca<sup>2+</sup>スパイク]]([[calcium spike|Ca<sup>2+</sup> spike]])などの動態が見られたりする。一方、IP<sub>3</sub>によって誘導される細胞内からのCa<sup>2+</sup>放出(Ca<sup>2+</sup> release)では、細胞体から[[神経突起]]や[[スパイン]]などへも連なるCa<sup>2+</sup>ストア(sER)のネットワーク上にIP<sub>3</sub>Rが異なった密度で局在するため、局在部を起点としたCa<sup>2+</sup>濃度の勾配と局所性が生じる。IP<sub>3</sub>Rのチャネル開口にはIP<sub>3</sub>と共にCa<sup>2+</sup>もコアゴニスト(co-agonist)として必要である。
 電位依存性Ca<sup>2+</sup>チャネルや、[[NMDA型グルタミン酸受容体]]のようなリガンド開口性Ca<sup>2+</sup>透過チャネル(ligand-gated Ca<sup>2+</sup> permeable channel)などによる細胞外からのCa<sup>2+</sup>流入(Ca<sup>2+</sup> influx)では、細胞膜のチャネルポア付近を起点としてCa<sup>2+</sup>濃度勾配の局所性が生じ、また[[カルシウムスパイク|Ca<sup>2+</sup>スパイク]]([[calcium spike|Ca<sup>2+</sup> spike]])などの動態が見られたりする。一方、IP<sub>3</sub>によって誘導される細胞内からのCa<sup>2+</sup>放出(Ca<sup>2+</sup> release)では、細胞体から[[神経突起]]や[[スパイン]]などへも連なるCa<sup>2+</sup>ストア(sER)のネットワーク上にIP<sub>3</sub>Rが異なった密度で局在するため、局在部を起点としたCa<sup>2+</sup>濃度の勾配と局所性が生じる。IP<sub>3</sub>Rのチャネル開口にはIP<sub>3</sub>と共にCa<sup>2+</sup>もコアゴニスト(co-agonist)として必要である。