活性化されたL型カルシウムチャネルは、イソギンチャク触手からの化学増感されたネマトシストの排出を抑制する

Activated L-Type Calcium Channels Inhibit Chemosensitized Nematocyst Discharge from Sea Anemone Tentacles.

• Glyne U Thorington
• David A Hessinger

抄録

イソギンチャクの放出には細胞外Caが必要であることから、Caチャネルの関与が疑われているが、その正体や役割は明らかにされていない。イソギンチャクの触手から排出される線虫の大部分は、-アセチル化糖（, -アセチルニューラミン酸）に対する感作性化学受容体の制御下にある。活性化された化学受容体は、接触に敏感な力学受容体に放電を誘発させる。我々は、L型Caチャネルを活性化することで、これまでの示唆に反して、-アセチルノイラミン酸に感作された放電が抑制されることを示した。さらに、L型Caチャネルを阻害することで、-アセチルノイラミン酸に対する感受性が増加することを示した。具体的には、L型Caチャネル活性化剤(-)-Bay K 8644がアセチルノイラミン酸感受性放電を用量依存的に抑制し、周囲のCa濃度を上昇させた場合と同様に、-アセチルノイラミン酸感受性放電を抑制することを示した。また、細胞外Ca濃度を低下させたり、ジヒドロピリジンを含む選択的で化学的に異なるいくつかのL型Caチャネルブロッカーのいずれかを添加すると、用量に依存して-アセチルノイラミン酸感受性が増加し、-アセチルノイラミン酸感作のダイナミックレンジが拡大することを示した。これらの機能的知見と一致し、保存されたジヒドロピリジン結合部位をコードするL型Caチャネルαサブユニット転写物を発現している。系統解析の結果、イソギンチャク、類人猿、刺胞動物の間でCaチャネルαサブユニット配列の密接な関係が確認され、原始体節と終末体節の両生類にまで及ぶことがわかった。その結果、L型Caチャネルの活性化は、アセチルノイラミン酸に感作されたネマトシストの排出をチャネルの活性状態に応じてプッシュプル的に調節していることが明らかになった。この結果は、L型チャネルの活性化が化学感覚の脱感作を促進することを示唆しており、-アセチルノイラミン酸化学受容体シグナルがL型チャネルを活性化することを予測している。

Because nematocyst discharge requires extracellular Ca, Ca channels have been suspected to be involved; but their identity and role have not been revealed. The majority of nematocysts that discharge from sea anemone tentacles are under the control of sensitizing chemoreceptors for -acetylated sugars (, -acetylneuraminic acid). Activated chemoreceptors predispose contact-sensitive mechanoreceptors to trigger discharge. We show that activating L-type Ca channels inhibits -acetylneuraminic acid-sensitized discharge, contrary to a previous suggestion. In addition, inhibiting L-type channels increases sensitivity to -acetylneuraminic acid. Specifically, we show that the L-type Ca channel activator (-)-Bay K 8644 dose-dependently inhibits -acetylneuraminic acid-sensitized discharge, as does raising ambient Ca levels. We also show that lowering extracellular Ca levels or adding any of several selective and chemically distinct L-type Ca channel blockers, including dihydropyridines, dose-dependently increases -acetylneuraminic acid sensitivity and broadens the dynamic range of -acetylneuraminic acid sensitization. Consistent with these functional findings, expresses an L-type Ca channel α subunit transcript that encodes a conserved dihydropyridine-binding site. Phylogenetic analysis confirms a close relationship of the Ca channel α subunit sequence between anemones, anthozoans, and cnidarians that extends into protostomal and deuterostomal bilaterians. We conclude that L-type Ca channel activity modulates -acetylneuraminic acid-sensitized nematocyst discharge in a push-pull manner depending on channel activity state. Our findings suggest that L-type channel activation promotes chemosensory desensitization, and we predict that -acetylneuraminic acid chemoreceptor signaling will activate L-type channels.