カルモジュリン(1M)はMg²⁺除去液中で、筋小胞体からのCa²⁺放出を引き起こした。このことからカルモジュリンは以前の分離筋小胞体を用いた報告とは異なり、Ca²⁺によるCa²⁺放出を亢進させる可能性が考えられた。そこでCa²⁺によるCa²⁺放出の活性の程度を表す指標として、Ca²⁺放出速度を種々のCa²⁺濃度で測定したところ、カルモジュリンはMg²⁺除去下においてpCa5.5よりも低いCa²⁺濃度条件下で、Ca²⁺放出速度を2から3倍上昇させ、促進作用が観察された。Mg²⁺(0.5mM)存在下でさらに高Ca²⁺濃度領域まで調べると、pCa6.0では促進がみられるが、pCa5.0およびpCa4.5では逆にCa²⁺放出を抑制し、Ca²⁺濃度により二相性の効果が観察された。さらにこの二相性の効果は、非加水分解性ATPアナログのAMPOPCPおよび1.5mM Mg²⁺存在下においても、ほぼ同程度のCa²⁺放出速度の促進及び抑制が得られた。したがって、カルモジュリンはMg²⁺やアデニンヌクレオチド化合物存在下でも、変わらず二相性効果を持つと考えられる。

　低濃度側Ca²⁺によるCa²⁺放出の促進が、Ca²⁺によるCa²⁺放出機構(ライアノジン受容体)に作用した結果であるか、それとも別のCa²⁺放出機構を活性化したのかを明かにする目的で以下の実験を行った。ライアノジンはCa²⁺によるCa²⁺放出チャネルの活性の上昇に伴ってこのチャネルに結合し、チャネルを開口固定してCa²⁺漏出経路をつくるため、筋小胞体のCa²⁺容量を減少させることが知られている。一方、Ca²⁺によるCa²⁺放出チャネルが活性化されていなければライアノジンの効果はほとんど見られない。pCa6.5、Mg²⁺除去下においてライアノジン単独処理を120秒間行なった場合、その後のCa²⁺取り込み量に変化はみられなかった。しかし、同じCa²⁺濃度でライアノジンとカルモジュリンを同時に処理した後には、明らかなCa²⁺取り込み量の減少が観察された。この結果は、カルモジュリンがCa²⁺によるCa²⁺放出チャネルに作用してこれを活性化することを明確に示すものである。

　pCa6.0、0.5mM Mg²⁺条件(Ca²⁺放出促進条件)下においてカルモジュリン濃度とCa²⁺によるCa²⁺放出に対する促進作用の大きさの関係を求めたところ、0.2MでCa²⁺放出速度の上昇が観察され5Mでもその増強反応は飽和しなかった。しかし、pCa5.0、0.5mM Mg²⁺の条件(Ca²⁺放出抑制条件)下では0.5Mカルモジュリンですでにその抑制反応は飽和し、濃度を上昇させても抑制が強まることはなかった。促進作用と抑制作用での用量・反応関係の解離は、それぞれの機構が異なることを示唆する。

　カルモジュリンのCa²⁺によるCa²⁺放出の促進および抑制作用に対する、カルモジュリン拮抗薬であるクロールプロマジン、W-7の効果を観察した。それぞれの薬物は単独でCa²⁺放出促進作用を有していた。しかしカルモジュリンを同時に与えた場合、Ca²⁺放出速度は低Ca²⁺濃度ではさらに2から3倍に上昇し、高Ca²⁺濃度では約1/2に減少した。すなわち、カルモジュリンのCa²⁺放出に対する効果に対して、カルモジュリン拮抗薬に拮抗作用はみられなかった。また、カルモジュリン拮抗薬と同様な作用をもつ、カルモジュリン依存性燐酸化酵素IIのアミノ酸配列の290から309番目に相当するペプチドフラグメントを用いても同様な結果が得られた。したがって、カルモジュリンのCa²⁺放出に対する作用は、これまでに知られているカルモジュリン依存性の調節機構とは異なるものであることが示唆される。

-エスシン処理スキンドファイバーにおけるCa²⁺放出速度の測定

　生理的に細胞内に存在するカルモジュリンがCa²⁺によるCa²⁺放出機構に影響を与えていることを明確にするために、-エスシン処理スキンドファイバーを用いてCa²⁺放出速度を測定した。-エスシンによるスキンドファイバーは、サポニン処理標本に比較してカルモジュリンの保持が良いことが期待される。温和な条件(5M,10分間)で-エスシン処理することにより作成したスキンドファイバーでは、低濃度Ca²⁺条件下におけるCa²⁺放出速度は、サポニン処理スキンドファイバーのCa²⁺放出速度より明らかに速く、また高濃度Ca²⁺条件下のCa²⁺放出速度は遅く、すべてのCa²⁺濃度範囲でサポニン処理スキンドファイバーのカルモジュリン存在下(1M)におけるCa²⁺放出に近い速度を示した。しかも、このような-エスシン処理筋では外因性のカルモジュリンの効果はみられず、カルモジュリンの透過牲が強く制限されていることが示された。したがって、以上の結果は、生理的に細胞内に存在するカルモジュリンが、Ca²⁺によるCa²⁺放出機構に対する調節機能を持つことを示唆する。

　以上のように、カルモジュリンは低Ca²⁺濃度域でCa²⁺によるCa²⁺放出機構を促進する作用を持つことが明らかにされた。これは分離筋小胞体を用いた結果とは異なるものである。この理由として、分離筋小胞体では消失しているが、スキンドファイバーでは保存されているCa²⁺によるCa²⁺放出機構の調節メカニズムの存在が示唆される。Ca²⁺によるCa²⁺放出チャネルと生理的Ca²⁺放出を行うチャネルは同一である可能性が強いので、このカルモジュリンの作用は骨格筋の生理的Ca²⁺放出チャネルの性質を表す、重要な発見であると思われる。

　Ca²⁺によるCa²⁺放出機構は心筋では骨格筋とは異なり、生理的Ca²⁺放出に重要な役割を演じていると考えられている。一方、横紋筋以外の多くの組織にもCa²⁺によるCa²⁺放出チャネルが存在することが近年明らかにされてきている。従って心筋を初め、他の組織においてもカルモジュリンとCa²⁺によるCa²⁺放出機構との関係を明かにしていくことが重要であると思われる。