Ca²⁺は細胞膜からβ2eサブユニットを遊離させることによって電位依存性カルシウムチャネルの開口を制御する

Sci. Signal. 05 Jul 2016:
Vol. 9, Issue 435, pp. ra67
DOI: 10.1126/scisignal.aad7247

Dong-Il Kim¹, Hae-Jin Kweon¹, Yongsoo Park², Deok-Jin Jang³, and Byung-Chang Suh^1,*

¹ Department of Brain and Cognitive Sciences, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Daegu 42988, Korea.
² Department of Neurobiology, Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, 37077 Göttingen, Germany.
³ Department of Ecological Science, College of Ecology and Environment, Kyungpook National University, Kyungbuk 742-711, Korea.

* Corresponding author. Email: bcsuh@dgist.ac.kr

要約

電位依存性カルシウム（Ca_v）チャネルは、膜電位、細胞質Ca²⁺、リン酸化、膜脂質によって調節されており、Ca²⁺の興奮性細胞への流入を制御する。Ca_vチャネルには、ポアを形成するα1サブユニット、補助的なα2δサブユニット、調節性のβサブユニットが含まれ、哺乳類においてはそれぞれがいくつかの遺伝子によってコードされている。β2eとβ2aは、α1サブユニットと相互作用するドメインに加えて、静電相互作用（β2e）と翻訳後アシル化（β2a）を介して、細胞膜の細胞質面とも相互作用する。われわれは、細胞質Ca²⁺の増加によりβ2eの膜からの遊離が促進されること、これには細胞膜から陰イオン性リン脂質ホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸（PIP₂）の顕著な減少は必要ないこと、を見出した。リポソームを用いた実験では、Ca²⁺が、β2eアミノ末端ペプチドの、PIP₂を含む膜との相互作用を阻害することが示された。Ca²⁺のカルモジュリン（CaM）との結合は、CaMを介したCa_v電流の不活性化を引き起こす。β2aと共発現させたCa_v2.2では、Ca²⁺介在性のチャネル活性低下のために、CaMのCa²⁺依存性活性化が必要であったが、β2eと共発現させたCa_v2.2では、Ca²⁺非感受性CaMの存在下でも、Ca²⁺に依存したチャネルの不活性化が認められた。PIP₂量の減少を誘導するとCa_v2.2電流が減少し、β2eを共発現する細胞においては、細胞内Ca²⁺の増加によってCa_v2.2電流がさらに減少したが、多塩基領域をもたないβ2e型を共発現する細胞では、そのようなさらなる減少は認められなかった。ホルモンまたは神経伝達物質により活性化される多数の受容体が、PIP₂加水分解を刺激し、細胞質Ca²⁺を増加させる。したがって、われわれの結果からは、β2eがそのような受容体介在性シグナルを統合し、Ca_v活性を制限している可能性が示唆される。

Citation: D.-I. Kim, H.-J. Kweon, Y. Park, D.-J. Jang, B.-C. Suh, Ca²⁺ controls gating of voltage-gated calcium channels by releasing the β2e subunit from the plasma membrane. Sci. Signal. 9, ra67 (2016).