筋小胞体の基礎をなす微小管構造が近接膜カップリング部位を支持して平滑筋の収縮性を調節する

Sci. Signal. 19 Sep 2017:
Vol. 10, Issue 497, eaan2694
DOI: 10.1126/scisignal.aan2694

Harry A. T. Pritchard^1,*, Albert L. Gonzales^2,*, Paulo W. Pires¹, Bernard T. Drumm³, Eun A. Ko³, Kenton M. Sanders³, Grant W. Hennig², and Scott Earley^1,†

¹ Department of Pharmacology, Center for Cardiovascular Research, University of Nevada, Reno School of Medicine, Reno, NV 89557, USA.
² Department of Pharmacology, University of Vermont, Burlington, VT 05405, USA.
³ Department of Physiology and Cell Biology, Center for Cardiovascular Research, University of Nevada, Reno School of Medicine, Reno, NV 89557, USA.

† Corresponding author. Email: searley@med.unr.edu

* These authors contributed equally to this work.

要約
接合部膜複合体は、骨格筋細胞および心筋細胞では、筋小胞体（SR）膜上のリアノジン受容体（RyR）と細胞膜にある電位依存性Ca²⁺チャネルとの近接（20 nm以下）を維持する細胞内陥入を形成することによって、興奮収縮連関を亢進する。完全に分化した平滑筋細胞では、接合部膜複合体は、近接膜カップリングが分散した部位で生じる。われわれは、近接膜カップリングの維持において細胞骨格が果たす役割を調べ、マウスおよびラット大脳動脈から単離したばかりの平滑筋細胞内のCa²⁺シグナル伝達ネットワークとの関連を示した。生細胞の共焦点・超解像度顕微鏡観察では、これらの細胞のSRと細胞膜との緊密な相互作用が、平滑筋細胞の膜接合部に存在するアーチ形の微小管構造に依存し、アクチン細胞骨格には依存しないことが明らかになった。微小管脱重合によって近接膜カップリングを消失させると、SR膜上の2型RyR（RyR2）を介したCa²⁺放出によって発生する局所的なCa²⁺スパークの時空間的特性が変化し、RyR2と大コンダクタンスCa²⁺活性化K⁺（BK）チャネルとの共存部の数が減少した。SRと細胞膜との相互作用の消失によるBKチャネル活性の低下には、大脳の抵抗動脈の圧力誘発性の収縮の増加を伴った。われわれは、収縮平滑筋細胞において、微小管構造が近接膜カップリングを維持しており、近接膜カップリングは収縮性と大脳血管緊張の調節に不可欠であると結論づける。

Citation: H. A. T. Pritchard, A. L. Gonzales, P. W. Pires, B. T. Drumm, E. A. Ko, K. M. Sanders, G. W. Hennig, S. Earley, Microtubule structures underlying the sarcoplasmic reticulum support peripheral coupling sites to regulate smooth muscle contractility. Sci. Signal. 10, eaan2694 (2017).