カリウムチャネルは、溶質輸送体のケモセンサーとして機能しています

Potassium channels act as chemosensors for solute transporters.

• Rίan W Manville
• Geoffrey W Abbott

抄録

カリウムチャネルは、生体内の溶質輸送体と物理的な複合体を形成するが、まだ少しは可能なシグナリングモダリティと基礎となるメカニズムのそれらの範囲について知られている。神経細胞のM電流を発生させるKCNQ2/3カリウムチャネルは、電圧ゲーティングされており、その活性は様々な小分子の結合によっても刺激される。KCNQ2/3は、哺乳類の神経細胞においてナトリウム共役型ミオイノシトール輸送体（SMITs）と相互に調節する複合体を形成している。ここでは、神経伝達物質であるγ-アミノ酪酸（GABA）やその他の低分子が、ラット後根神経節におけるミオイノシトール輸送を直接制御し、ヒトSMIT1-KCNQ2/3複合体がin vitroではKCNQ2/3の細孔構造を誘導することでミオイノシトール輸送を制御していることを報告している。逆に、SMIT1はGABAと関連代謝物のKCNQ2/3センシングを調整している。イオン透過および突然変異誘発研究は、SMIT1とGABAが同様にKCNQ2/3細孔のコンフォメーションを変化させるが、異なるKCNQサブユニットおよび分子機構を介して変化させることを示唆している。したがって、KCNQチャネルは化学センサーとして機能し、ミオイノシトール輸送体が神経伝達物質、代謝物および薬物を含む多様な刺激に反応することを可能にします。

Potassium channels form physical complexes with solute transporters in vivo, yet little is known about their range of possible signaling modalities and the underlying mechanisms. The KCNQ2/3 potassium channel, which generates neuronal M-current, is voltage-gated and its activity is also stimulated by binding of various small molecules. KCNQ2/3 forms reciprocally regulating complexes with sodium-coupled myo-inositol transporters (SMITs) in mammalian neurons. Here, we report that the neurotransmitter γ-aminobutyric acid (GABA) and other small molecules directly regulate myo-inositol transport in rat dorsal root ganglia, and by human SMIT1-KCNQ2/3 complexes in vitro, by inducing a distinct KCNQ2/3 pore conformation. Reciprocally, SMIT1 tunes KCNQ2/3 sensing of GABA and related metabolites. Ion permeation and mutagenesis studies suggest that SMIT1 and GABA similarly alter KCNQ2/3 pore conformation but via different KCNQ subunits and molecular mechanisms. KCNQ channels therefore act as chemosensors to enable co-assembled myo-inositol transporters to respond to diverse stimuli including neurotransmitters, metabolites and drugs.