【目的】心筋活動電位の再分極相の形成に寄与する緩徐活性型遅延整流性カリウム(I_Ks)チャネルは、αサブユニットKCNQ1とβサブユニットKCNE1から構成され、細胞内Ca²⁺、cAMP、NOなどのシグナル調節を受ける。KCNQ1/KCNE1の遺伝子変異はそれぞれQT延長症候群を発症し、自律神経系調節やホルモンなどの影響を受ける。これまで、我々の研究チームは、KCNQ1分子を中心としたシグナル分子複合体が交感神経系や性ホルモンによる調節を制御することを示してきたが、I_Ksチャネルのシグナル調節の生物学的意義はいまだ不明である。そこで、ヒトKCNE1とKCNQ1の融合タンパク質を心臓特異的に発現させた遺伝子改変マウスを用いて、KCNQ1と相互作用する膜タンパク質をプロテオミクス解析したところ、QT延長との関連が報告されているNCX分子が同定された。そこで、本研究では、KCNQ1とNCXの相互作用が心臓活動電位幅の調節にもたらす病態生理学的意義を探索することを目的とし、生体心筋細胞での形態機能解析を行う。
【方法】イヌ心室筋抽出液とGST-KCNQ1融合タンパク質を用いたPull-down assayとそれに続くWestern Blottingを行い、イヌ内因性NCXとの結合解析を行う。また、ヒトiPS細胞由来心筋細胞およびモルモット心臓から単離した心室筋細胞を標本に、細胞免疫染色を利用したPLAによりNCX1とKCNQ1の共局在を形態学的に解析する。パッチクランプ法により活動電位および膜電流を計測し、KCNQ1-NCXの機能連関を解析する。
【結果・考察】Pull-down assay によりKCNQ1の細胞内部位であるN末端およびC末端においてNCXとの結合部位があることが示された。またPLAにより、ヒトおよびモルモット心室筋細胞内においてKCNQ1とNCX分子の共局在が確認できた。パッチクランプ法による機能解析からは、生理的条件に加え病理学的解析の必要性が示唆されており、KCNQ1-NCXの機能連関の病態生理学的意義の理解に近づくことが期待される。
本研究は、科研費(18K06683, 19H03380)およびAMED/BINDS (JP21am0101080)の支援を受けました。