GABAを介した動的な阻害と生存には、発達段階で制御されるKCC2のリン酸化が不可欠

Sci. Signal. 15 Oct 2019:
Vol. 12, Issue 603, eaaw9315
DOI: 10.1126/scisignal.aaw9315

Miho Watanabe^1,*, Jinwei Zhang^2,*, M. Shahid Mansuri^3,*, Jingjing Duan⁴, Jason K. Karimy³, Eric Delpire⁵, Seth L. Alper^6,7, Richard P. Lifton^8,9, Atsuo Fukuda^1,10,†, and Kristopher T. Kahle1^1,†

¹ Department of Neurophysiology, Hamamatsu University School of Medicine, Hamamatsu, Shizuoka 431-3192, Japan.
² Institute of Biomedical and Clinical Sciences, Medical School, College of Medicine and Health, University of Exeter, Hatherly Laboratories, Exeter EX4 4PS, UK.
³ Department of Neurosurgery, Yale School of Medicine, New Haven, CT 06510, USA.
⁴ Human Aging Research Institute, School of Life Sciences, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330031, China.
⁵ Department of Anesthesiology, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, TN 37232, USA.
⁶ Division of Nephrology, Department of Medicine, Beth Israel Deaconess Medical Center and Harvard Medical School, Boston, MA 02215, USA.
⁷ The Broad Institute of Harvard and the Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
⁸ Laboratory of Human Genetics and Genomics, The Rockefeller University, New York, NY, USA.
⁹ Department of Genetics, Yale University School of Medicine, New Haven, CT 06511, USA.
¹⁰ Advanced Research Facilities and Services, Preeminent Medical Photonics Education and Research Center, Hamamatsu University School of Medicine, Hamamatsu, Shizuoka 431-3192, Japan.
¹¹ Departments of Neurosurgery, Pediatrics, and Cellular and Molecular Physiology, Centers for Mendelian Genomics, Yale School of Medicine, New Haven, CT 06510, USA.

† Corresponding author. Email: kristopher.kahle@yale.edu (K.T.K.); axfukuda@hama-med.ac.jp (A.F.)

* These authors contributed equally to this work.

要約

K⁺/Cl⁻共輸送体であるKCC2（SLC12A5によりコードされる）は、γアミノ酪酸（GABA）の阻害に重要で神経発達障害に関係しているにもかかわらず、中枢神経系（CNS）の成熟におけるその制御機構は完全に理解されているわけではない。今回われわれは、マウスCNSの発達段階におけるKCC2リン酸化部位を系統的にマッピングするため、定量的リン酸化プロテオミクスを応用した。KCC2活性を阻害するThr⁹⁰⁶およびThr¹⁰⁰⁷でのKCC2リン酸化は、in vivoにおいて、GABAの興奮抑制シーケンスと並行して脱リン酸化を受ける。ホモ接合のリン酸化模倣KCC2変異T906E/T1007E（Kcc2^E/E）は、正常な発達段階で制御されるそれらの部位の脱リン酸化を阻害し、これを発現しているノックインマウスは、呼吸停止および頸椎ニューロンの呼吸性発射の顕著な消失により生後早期に死亡した。Kcc2^E/Eマウスでは、KCC2依存性のCl⁻排出の著しい障害に関連した、腰椎ニューロンの運動リズム生成の阻害及び接触誘発性のてんかん重積状態も認められた。これらのデータから、GABAを介した動的な阻害と生存に不可欠な、CNSの発達段階におけるこれまで未知であったリン酸化依存性KCC2の制御機構が明らかにされた。

Citation: M. Watanabe, J. Zhang, M. S. Mansuri, J.Duan, J. K. Karimy, E.Delpire, S. L. Alper, R. P. Lifton, A. Fukuda, K. T. Kahle, Developmentally regulated KCC2 phosphorylation is essential for dynamic GABA-mediated inhibition and survival. Sci. Signal. 12, eaaw9315 (2019).