CNGチャネルの機能と機能障害：チャネル障害とマウスモデルからの洞察

環状ヌクレオチド（CNGチャネル）によって直接ゲートされたチャネルは、cAMPおよびCGMPの細胞内濃度の増加に応じてNa+およびCa2+の流入を媒介する重要な細胞スイッチです。光受容体と嗅覚受容体ニューロンでは、これらのチャネルは、それぞれ光子の吸収と臭気剤の結合によって開始されるCGMPおよびcAMPシグナル伝達経路の最終ターゲットとして機能します。CNGチャネルは、他の種類のニューロンや非励起性細胞でも発見されています。ただし、これらの細胞のほとんどでは、CNGチャネルの生理学的役割はまだ決定されていません。CNGチャネルには、複雑なヘテロマー構造があります。特定の化学量論でネイティブチャネルに組み立てる個々のサブユニットの特性は、異種発現システムで広く調査されています。最近、遺伝性疾患（いわゆるチャネル障害）につながるヒトCNGチャネル遺伝子の変異が機能的に特徴付けられています。さらに、マウスノックアウトモデルが生成され、in vivoでのCNGチャネルタンパク質の役割を定義しました。このレビューでは、マウスとヒトの遺伝的研究から出現したCNGチャネルタンパク質の生理学的および病態生理学的役割に関する最近の洞察を要約します。

Channels directly gated by cyclic nucleotides (CNG channels) are important cellular switches that mediate influx of Na+ and Ca2+ in response to increases in the intracellular concentration of cAMP and cGMP. In photoreceptors and olfactory receptor neurons, these channels serve as final targets for cGMP and cAMP signaling pathways that are initiated by the absorption of photons and the binding of odorants, respectively. CNG channels have been also found in other types of neurons and in non-excitable cells. However, in most of these cells, the physiological role of CNG channels has yet to be determined. CNG channels have a complex heteromeric structure. The properties of individual subunits that assemble in specific stoichiometries to the native channels have been extensively investigated in heterologous expression systems. Recently, mutations in human CNG channel genes leading to inherited diseases (so-called channelopathies) have been functionally characterized. Moreover, mouse knockout models were generated to define the role of CNG channel proteins in vivo. In this review, we will summarize recent insights into the physiological and pathophysiological role of CNG channel proteins that have emerged from genetic studies in mice and humans.