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N형 칼슘통로 비활성화와 연계된 세포 신호전달 체계로서의 인산화과정
임원일,구용숙,Lim Wonil,Goo Yong Sook 한국의학물리학회 2004 의학물리 Vol.15 No.4
N형 칼슘통로의 비활성화기전에 관하여는 아직까지도 막전압의존성 기전과 칼슘의존성 기전간에 논란이 계속되고 있다. 2003년에 의학물리에 발표한 논문1)에서 본 연구자는 N형 칼슘통로의 비활성화 기전은 2가지 성분 -빠른 성분과 느린 성분을 가지고 있고 빠른 성분은 칼슘의존적이 아니며 오직 느린 성분만이 칼슘의존적일 가능성을 제시하였다. 본 논문에서는 막전압의존성 기전이 옳건 칼슘의존성 기전이 옳건 간에 세포 신호전달 체계로서 비활성화와 연계된 기전이 필요하므로 이러한 맥락에서 인산화 기전을 연구하였다. 흰쥐 경동맥 결절뉴론을 단일 세포로 얻은 후 whole cell patch clamp technique를 사용하여 N형 칼슘전류를 기록하고 대조 세포내액을 사용하였을 때와 phosphatase inhibitor인 okadaic acid를 포함한 세포내액을 사용하였을 때의 차이를 비교하였다. Okadaic acid에 의하여 비활성화정도가 증가되었고 이러한 okadaic acid 효과는 주로 N형 통로를 통하여 영향을 미침을 N형 칼슘통로 억제제인 $\omega$-conotoxin GVIA를 사용함으로써 확인하였다. Okadaic acid에 의한 비활성화 증가 효과는 protein kinase를 비특이적으로 억제하는 staurosporine에 의하여 억제되었고 또한 calmodulin dependent protein kinase의 특이적 억제제인 lavendustin C에 의하여 억제되었으므로 인산화과정이 N형 칼슘통로 비활성화와 관련되어 있고 특히 calmodulin을 통한 인산화과정이 주로 관여함을 확인하였다. 본 연구자가 발표한 선행논문1)에 의해 외부의 2가 양이온에 의해 빠른 비활성화가 진행되며, 본 논문에 의하여 인산화과정에 의해 빠른 비활성화가 촉진된다는 사실이 확인되었다. 그러나 본 연구결과만으로는 인산화과정이 비활성화 자체라고는 볼 수 없으며 단지 인산화과정에 의해 비활성화가 가속되었다고 해석할 수 밖에 없다. 인산화과정이 비활성화자 체인지 여부는 2가 양이온이 칼슘통로에 작용하는 결합부위에 관한 연구 및 인산화 부위가 칼슘통로인지 아니면 다른 조절 부위인지 여부를 확인할 수 있는 연구가 진행되어야 확실히 알 수 있을 것이다. In N-type $Ca^{2+}$ channels, the mechanism of inactivation - decline of inward current during a depolarizing voltage step- is still controversial between voltage-dependent inactivation and $Ca^{2+}$ -dependent inactivation. In the previous paper we demonstrated that fast component of inactivation of N-type calcium channels does not involve classic $Ca^{2+}$ -dependent mechanism and the slowly inactivating component could result from a $Ca^{2+}$ -dependent process. However, there should be signal transduction pathway which enhances inactivation no matter what the inactivation mechanism is. We have investigated the effect of phosphorylation on calcium channels of rat sympathetic neurons. Intracellular dialysis with the phosphatase inhibitors okadaic acid markedly enhanced the inactivation. The rapidly inactivating component is N-type calcium current, which is blocked by $\omega$-conotoxin GVIA. Staurosporine, a nonselective protein kinase inhibitor, prevented the action of okadaic acid, suggesting that protein phosphorylation is involved. More specifically lavendustin C, inhibitor of CaM kinase II, prevented the action of okadaic acid, suggesting that calmodulin dependent pathway is involved in inactivation process. It is not certain to this point whether phosphorylation process is inactivation itself. Molecular biological research regarding binding site should be followed to address the question of how the divalent cation binding site is related to phoshorylation process.
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