　プロトンチャネルとしてのTRPM7：その分子基盤

　TRPM7は広範に発現する非選択性の陽イオンチャネルであり、細胞周期、細胞増殖、細胞死にかかわることが知られている。最近私達は、メカノセンサーとしても働き、細胞容積調節にも重要な役割を果たすことを明らかにした(Am. J. Physiol. Cell Physiol. 292, C460, 2007)。現在まで、TRPM7は1価カチオンおよび2価カチオンを透過させるチャネルであるという報告はあるがプロトンそのものの透過については、知られていない。本研究では、TRPM7を発現させたHEK293T細胞でプロトンの透過の有無を検討した結果、内向き整流性の比較的大きなプロトン電流がパッチクランプ法で観察された。また、このプロトン電流に対する生理的濃度のCa<sup>2+</sup>とMg<sup>2+</sup>の影響から、pH 5.5付近でプロトンは2価カチオンと同じ結合サイトを競合して透過することが分かった。そこで、TRPM7におけるプロトンの通り道と考えられるポア領域の負電荷アミノ酸を中性化する点変異（E1047A, E1052A, D1054A, D1059A）を導入した結果、D1054Aでは、電流が大きく抑制され、E1052A, D1059Aでは、部分的に抑制された。これらのことより、プロトンはTRPM7のポア領域における負電荷アミノ酸部位を介して流入していることが明らかとなった。ところで、子宮頚部では、常にpH 4からpH 5付近に保たれているので、子宮頸部上皮由来のHeLa細胞を用いて実際にTRPM7の活性を確認した。この結果、発現系と同様のプロトン電流が観察され、siRNAを用いたノックダウンによってこれが大きく抑制された。これらの結果より、子宮頚部でTRPM7を介するプロトン流入が生理的条件においても機能している可能性が示唆された。さらに、TRPM7は心臓や脳でも発現が見られるので、酸性化がもたらされる虚血や炎症などの病的状況で機能している可能性も示唆された。

T. Numata & Y. Okada (2008) Proton conductivity through the human TRPM7channel and its molecular determinants. J. Biol. Chem. (電子版 April 2008; doi:10.1074&frasl;jbc.M709261200 )

TRPM7のプロトン電流とその分子基盤
（A）hTRPM7を発現したHEK293T細胞で記録したプロトン電流。酸によってプロトン電流の増大が見られた。D1054A変異ではプロトン電流が見られなくなった。
（B）ポア領域の負電荷アミノ酸の中性化点変異によるプロトン電流の抑制。負電荷を維持したD1054E変異では影響を受けない。
（C）TRPM7のS5-S6間の推定上のポア領域を示す模式図。

Proton Conductivity via TRPM7: Its Molecular Determinants
TRPM7 is a divalent cation-permeable channel which is ubiquitously expressed.
Here, we demonstrated that human TRPM7 expressed either heterologously or endogenously exhibits proton conductivity. The gene silencing of TRPM7 by siRNA suppressed H+ currents in human cervical epithelial HeLa cells. In HEK293T cells transfected with human TRPM7, the inward proton conductance was suppressed by extracellular Mg2+ and Ca2+ with the IC50 values of 0.5 and 1.9 mM, respectively. Anomalous mole fraction behavior of H+ currents in the presence of Mg2+ or Ca2+ indicated that these divalent cations compete with protons for binding sites. Systematic mutation of negatively charged amino acid residues within the putative pore-forming region of human TRPM7 into the neutral amino acid alanine was then tested. E1047A resulted in non-functional channels and D1054A abolished proton conductance, whereas E1052A and D1059A only partially reduced proton conductivity. Thus, it is concluded that D1054 is an essential determinant of the proton conductivity, whereas E1047 might be required for channel formation; and the remaining negatively charged amino acids in the pore region (E1052 and D1059) may play a facilitating role in the proton conductivity of human TRPM7. It is suggested that proton conductivity of endogenous human TRPM7 plays a role in physiologically/pathologically acidic situations.