Klotho蛋白によるNa, K-ATPaseのリサイクリング調節機構の研究

Klotho蛋白调控Na、K-ATP酶循环机制的研究

• 批准号: 18050014
• 负责人: 鍋島 陽一
• 金额: $ 3.84万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18050014/
• 关键词: Klotho; Na+, K+ATPase; カルシウム; ホメオスタシス; 老化; PTH; ビタミンD; FGF23; リサイクリング; 膜蛋白質; トラフィッキング

免疫沈降と質量分析によってα-klothoの結合蛋白の一つとしてNa+,K+ATPaseを見いだした。この結合は腎臓、上皮小体、脈絡膜において確認された。α-Klotho・Na+,K+ATPase複合体はER,Golgi体で観察され、Endosome分画に蓄積していた。細胞外カルシウム濃度の低下に素早く応答してNa+,K+ATPaseの細胞表面へのリクルートが誘導され、Na+,K+ATPaseの機能が亢進する。しかし、α-klothoノックアウトマウスではこのような応答は観察されず、この応答はα-Klothoに依存していた。また、Na+,K+ATPaseの細胞表面へのリクルートとα-Klotho蛋白の分泌が同時に起こり、相関していた。これらの事実は、Na^+,K^+-ATPaseの細胞表面への移動はConventional pathwayとa-Klotho dependent pathwayの2つのシステムからなっており、細胞外のカルシウム濃度が低下するとその低下を細胞表面に存在するセンサー分子が感知し、そのシグナルがα-Klotho・Na+,K+ATPase複合体,あるいは複合体を持つ分泌顆粒に伝わり、α-Klotho蛋白の膜貫通ドメイン近傍での切断、Na+,K+ATPaseとの解離がおこり、Na+,K+ATPaseの細胞表面への移動とα-Klothoの分泌がおこることを強く示唆している。α-klotho遺伝子は腎遠位尿細管においてカルシウム再吸収制御を担う細胞(TRPV5,CalD28K,NCX-1発現細胞)で発現しており、細胞外カルシウム濃度の低下に伴い大量のα-Klotho蛋白が速やかに分泌することから、血清カルシウム濃度の低下に伴い、細胞表面のNa+,K+ATPase量が瞬時に増大し、作り出されたNa+の濃度勾配の変化に依存して腎遠位尿細管におけるカルシウムの再吸収が増加することが示唆された。同様の機構は脈絡膜でも血液から脳脊髄液へのカルシウムの輸送においても機能している。また、細胞外カルシウム濃度の低下によって引き起こされるPTHの分泌もNa+,K+ATPaseの細胞表面へのリクルートによって制御されていることが明らかとなった。更に、α-klotho遺伝子変異患者の解析から、マウスのみならずヒトに於いてもα-Klothoはカルシウム代謝、リン代謝の制御因子であることを証明した。

通过免疫沉淀和质谱分析，我们发现Na+,K+ATPase是α-klotho的结合蛋白之一。这种结合在肾脏、甲状旁腺和脉络膜中得到证实。在内质网和高尔基体中观察到α-Klotho・Na+,K+ATP酶复合物，并在内体部分中积累。响应于细胞外钙浓度的降低，诱导Na+,K+ATP酶向细胞表面募集，并且Na+,K+ATP酶的功能增强。然而，在α-Klotho敲除小鼠中没有观察到这种反应，并且这种反应依赖于α-Klotho。此外，Na+,K+ATP酶向细胞表面的募集和α-Klotho蛋白的分泌同时发生且相关。这些事实表明Na^+,K^+-ATP酶向细胞表面的移动是常规途径并且依赖于a-Klotho。当细胞外钙浓度降低时，细胞表面的传感器分子感知到钙浓度的降低，并将信号传输至 α-Klotho、Na+、K+ATP 酶复合物或复合物。信号传递至含有α-Klotho蛋白的分泌颗粒，引起α-Klotho蛋白跨膜结构域附近的裂解并与Na+,K+ATPase解离，导致Na+,K+ATPase移动至细胞表面并分泌α-Klotho 强烈建议。 α-klotho 基因在控制远端肾小管钙重吸收的细胞（TRPV5、CalD28K 和 NCX-1 表达细胞）中表达，随着细胞外钙浓度降低几分钟，大量 α-Klotho 蛋白表达。立即地随着血清钙浓度降低，细胞表面的Na+、K+ATP酶量立即增加，远端肾小管中的钙再生取决于所产生的Na+浓度梯度的变化，表明吸收增加。脉络膜中也有类似的机制将钙从血液输送到脑脊液。还发现，细胞外钙浓度降低引起的 PTH 分泌是通过向细胞表面募集 Na+,K+ATPase 来调节的。此外，对α-klotho基因突变患者的分析表明，α-Klotho不仅在小鼠中而且在人类中都是钙和磷代谢的调节剂。

项目成果

α-Klotho: a regulator that integrate calcium homeostasis.

α-Klotho：一种整合钙稳态的调节剂。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Am. J. Nephrology 28(3)
• 作者: Nabeshima Y.;Imura H.
• 通讯作者: Imura H.

The discovery of α-Klotho and FGF23 unveiled new insight into calcium homeostasis

α-Klotho 和 FGF23 的发现揭示了对钙稳态的新见解

• 发表时间: 2008
• 期刊: Cellular and Molecular Life Science (In press)
• 作者: Nobuhisa I.;Takeya R.;Ogura K.;Ueno N.;Kohda D.;Inagaki F. Sumimoto H.;鈴木恭子;Nabeshima Y.
• 通讯作者: Nabeshima Y.

α-Klotho as a regulator of Ca homeostasis.

α-Klotho 作为 Ca 稳态调节剂。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Science (in press)
• 作者: Imura A.;Tsuji Y.;Murata M.;Maeda R.;Kubota K.;Iwano A.
• 通讯作者: Iwano A.

A translocation causing increased alpha-klotho level results in hypophosphatemic rickets and hyperparathyroidism.

导致α-klotho水平升高的易位导致低磷血症性佝偻病和甲状旁腺功能亢进症。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105
• 作者: Brownstein CA;Adler F;Nelson-Williams C;Iijima J;Li P;Imura A;Nabeshima Y;Reyes-Mugica M;Carpenter TO;Lifton RP.
• 通讯作者: Lifton RP.

Impaired regulation of gonadotropin-releasing hormone leads to the atrophy of the female reproductive system

促性腺激素释放激素调节受损导致女性生殖系统萎缩

• 发表时间: 2006
• 期刊: Endocrinology 147(1)
• 作者: Toyama R.;Nabeshima Y.;Tsuji Y.;Fujimori T.;Nabeshima Y.
• 通讯作者: Nabeshima Y.