PKAによるSer¹⁹²⁸のリン酸化は急性高血糖および糖尿病時にL型Ca²⁺チャネルCa_V1.2および血管収縮を刺激する

Sci. Signal. 24 Jan 2017:
Vol. 10, Issue 463,
DOI: 10.1126/scisignal.aaf9647

Matthew A. Nystoriak^1,*, Madeline Nieves-Cintrón¹, Tommaso Patriarchi¹, Olivia R. Buonarati¹, Maria Paz Prada¹, Stefano Morotti¹, Eleonora Grandi¹, Julia Dos Santos Fernandes¹, Katherine Forbush², Franz Hofmann³, Kent C. Sasse⁴, John D. Scott², Sean M. Ward⁵, Johannes W. Hell¹, and Manuel F. Navedo^1,†

¹ Department of Pharmacology, University of California, Davis, Davis, CA 95616, USA.
² Howard Hughes Medical Institute and Department of Pharmacology, University of Washington, Seattle, WA 98195, USA.
³ Department of Pharmacology and Toxicology, Technical University of Munich, Munich D80802, Germany.
⁴ Sasse Surgical Associates, Reno, NV 89502, USA.
⁵ Department of Physiology and Cell Biology, University of Nevada, Reno, NV 89557, USA.

† Corresponding author. Email: mfnavedo@ucdavis.edu

* Present address: Diabetes and Obesity Center, Department of Medicine, University of Louisville, 580 South Preston Street, Delia Baxter, Louisville, KY 40202, USA.

要約

糖尿病時の動脈筋細胞の高収縮および高血管緊張は、部分的に、L型Ca_V1.2チャネルに及ぼすグルコース上昇（高血糖）の影響に起因する。ネズミ動脈筋細胞において、キナーゼ依存性機構は、細胞外グルコースの増加に応答したCa_V1.2活性の増加を媒介する。われわれは、マウスおよびヒト動脈筋細胞の筋鞘におけるプロテインキナーゼA（PKA）のナノメートル近傍に存在するCa_V1.2チャネル孔形成サブユニット（α1_C）の亜集団を同定した。この配置は、マウスにおけるA-キナーゼアンカータンパク質150（AKAP150）によるPKAの足場付けに依存していた。Ca_V1.2チャネル活性のグルコースによる増加は、PKA活性と関連し、Ser¹⁹²⁸でのα1_Cリン酸化をもたらした。低脂肪食（LFD）給餌マウスおよび非糖尿病患者の動脈と比較して、高脂肪食（HFD）給餌マウスおよび糖尿病患者の動脈は、Ser¹⁹²⁸のリン酸化およびCa_V1.2活性が増加していた。AKAP150欠損マウスまたはPKAに結合できないAKAP150変異体を発現するマウス由来の動脈筋細胞および動脈は、グルコース増加またはHFDに応答したSer¹⁹²⁸のリン酸化およびCa_V1.2電流密度の増加を示さなかった。 Ser¹⁹²⁸のリン酸化の機能的役割と一致して、Ser¹⁹²⁸をアラニンに突然変異させたCa_V1.2（S1928A）を発現するノックインマウス由来の動脈筋細胞および動脈は、Ca_V1.2活性および血管収縮のグルコースによる増加を示さなかった。さらに、Ca_V1.2電流密度および筋原性緊張のHFD誘発性増加は、S1928Aノックインマウスにおいて妨げられた。これらの知見は、増加したグルコースへの曝露や糖尿病時の、AKAP標的化PKAによるCa_V1.2チャネル活性および血管収縮の刺激におけるSer¹⁹²⁸でのα1_Cリン酸化の不可欠な役割を明らかにする。

Citation: M. A. Nystoriak, M. Nieves-Cintrón, T. Patriarchi, O. R. Buonarati, M. P. Prada, S. Morotti, E. Grandi, J. D. S. Fernandes, K. Forbush, F. Hofmann, K. C. Sasse, J. D. Scott, S. M. Ward, J. W. Hell, M. F. Navedo, Ser¹⁹²⁸ phosphorylation by PKA stimulates the L-type Ca²⁺channel Ca_V1.2 and vasoconstriction during acute hyperglycemia and diabetes. Sci. Signal.10, eaaf9647 (2017).