TRPV4はTRPチャネルファミリーに属するCa2+イオン透過性の高い 陽イオンチャネルであり、浸透圧受容や機械刺激受容、皮膚のバリアー形成、骨 の発達など、様々な生理機能に重要な機能を果たしている。最近、神経変性や骨 形成異常を生じるヒトの遺伝病が、TRPV4の変異によって引き起こされることが 報告された。変異を含むTRPV4は培養細胞において恒常的な活性を示し、この恒 常的活性化による細胞内Ca2+の上昇が神経変性を引き起こすことが 示唆された。
TRPV4は低浸透圧刺激や体温近傍の温刺激、脂質などのリガンドによって活性 化される。その活性は、細胞内N末に存在するアンキリンリピートドメイン （ankyrin repeat domain, ARD）に、ATPやカルモジュリンといった細胞内因子 が結合することによって制御されることが、我々の研究グループによって報告さ れた。我々は、ATPによるTRPV4活性制御の機構を明らかにするために、ATP結合 型／非結合型のTRPV4-ARDの構造を決定した。
TRPVチャネルARDの構造は、６つのアンキリンモチーフ（ANK）とそれらの間を つなぐ５つのフィンガーループ（Finger）からなる。TRPV4-ARDにおいてATP結合 型／非結合型の構造を比較したところ、３番目のフィンガーループ（Finger 3） に顕著な違いが観察された。このことはFinger 3がATP結合における制御スイッ チとして働くことを示唆している。さらに、生化学的解析から、ATPの結合は TRPV4-ARDの構造の安定化に寄与することが示唆された。興味深いことに、ATP結 合型のTRPV4-ARDの構造は、ATP結合能を持たないTRPVチャネルのARD（TPV2-ARD およびTRPV6-ARD）の構造に似ていた。また、ヒトの遺伝病に関与する変異を持 つ13のTRPV4-ARD変異体の熱安定性を解析したところ、ほとんどの変異体におい て熱安定性が顕著に減少していた。さらに、これら変異体のATP結合能を調べた ところ、結合能が野生型よりも顕著に１）増加したもの、２）減少したもの、 ３）差がなかったもの分類された。これらの結果は、遺伝病を引き起こすTRPV4- ARD変異体恒常的活性化の機構を説明できるかもしれない。 |
