골격근과 평활근의 KATP 통로 활성에 대한 세포내 ATP의 다른 효과

Abstract

Background: The ATP-sensitive potassium (KATP) channel comprises an inwardlyrectifying K+ channel (Kir) and a sulfonylurea receptor(SUR). This study investigated the mechanism of different ATP sensitivity between skeletal- (Kir6.2/SUR2A) and smooth muscle- (Kir6.2/SUR2B) type KATP channels. Methods: Messenger RNAs encoding mouse Kir6.2, and rat SUR2A or 2B were co-injected into Xenopus Laevis oocytes to express each type of KATP channel. Using the inside-out patch clamp technique, the channel currents for MgATP sensitivity were measured and analyzed. Results: By addition of 100 M of MgATP, the current initially decreased and then slowly increased in Kir6.2/SUR2A. This gradual, ATP sensitivity decrease during prolonged MgATP application was totally blocked by LY 294002, a phosphatidylinositol- 3 and -4 kinase inhibitor. In contrast, a rather rapid sensitivity decrease after initial inhibition was observed in Kir6.2/SUR2B by 100 M of ATP, which was not blocked by LY 294002. This channel activation was Mg2+- dependent, suggesting that ATP hydrolysis is critical. Conclusion: This result supports the idea that the ability of MgATP to stimulate Kir6.2/SUR2B channels reflects a faster rate of ATP hydrolysis at NBD2 of SUR2B (J Kor Diabetes Assoc 27:332∼342, 2003). ━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Key Words: ATP-sensitive potassium channel, MgATP, MgADP, Sulfonylurea receptor, Skeletal and smooth muscles

연구배경: KATP 통로는 Kir와 SUR로 구성되어 있 다. 이번 연구는 골격근 (Kir6.2/SUR2A)과 평활근 (Kir6.2/SUR2B)의 KATP 통로 사이의 각각 다른 ATP에 대한 감수성의 기전을 조사하기 위해 실시하였다. 방법: KATP 통로를 발현시키기 위해서 생쥐의 Kir6.2와 백서의 SUR2A 혹은 SUR2B를 가지고 있는 mRNA를 Xenopus Laevis의 난자에 주입한 후 발현시 켰다. Inside-out 막전압고정 (patch clamp) 기법을 이 용하여 KATP 통로의 이온 전류를 측정하고 분석하였다. 결과: 100 M MgATP를 첨가함으로써, Kir6.2/ SUR2A에서 전류는 초기에 감소하였고 이후 천천히 증가하였다. 장기간 MgATP가 적용되는 동안 이러한 점진적인 ATP에 대한 감수성의 감소는 LY 294002, 포스파티딜이노시톨-3과 -4 키나아제 억제제에 의해 완전히 차단되었다. 이와는 대조적으로 100 M MgATP에 의해 초기 억제 이후 현저히 빠른 ATP에 대한 감수성 감소가 Kir6.2/SUR2B에서 관찰되었지만 LY 294002에 의해 완전히 차단되지는 않았고, Mg2+ 의 부재시 완전히 차단되었다. 결론: 이 실험결과는 SUR2B의 NBD2에서 ATP 가수분해 속도가 SUR2A의 NBD2에서의 ATP 가수 분해 속도 보다 빠르며, 이 차이는 SUR2A와 SUR2B 의 C-말단 42개의 아미노산의 기능 차이로 일어난다 고 생각된다.