Na^+/H^+交換輸送蛋白質NhaAのpHセンサー機構の解明

阐明Na^+/H^+交换转运蛋白NhaA的pH传感器机制

• 批准号: 13780503
• 负责人: 井上 弘樹
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13780503/
• 关键词: Na^+; H^+交換輸送蛋白質; NhaA; Nha1; NHE; CHP2; イオン輸送; 分子生物学; pH依存性; ナトリウムイオン; 水素イオン; 大腸菌; H.pylori

細菌から高等動植物まで生物に広く存在するNa+/H+交換輸送蛋白質は細胞膜内外のNa+とH+を交換輸送することにより細胞内pHやNa+濃度を調節し,その結果,細菌および植物の高塩環境適応や高等動物の細胞増殖,細胞体積の調節などに関わる極めて重要な因子である。これらの現象にはNa+/H+交換輸送蛋白質の厳密な制御が不可欠であるが,その活性制御やイオン輸送の分子機構は未だ十分に解明されていない。本研究では,Na+/H+交換輸送蛋白質の中でも,主に細菌由来のNhaAについてその制御機構を解析した。加えて,酵母由来のNha1,高等動物(ラット)のNHEについても類似の側面から解析を行った。大腸菌NhaAと胃潰瘍の原因菌H.pylori菌NhaAは高い相同性をもつが,そのpHによる活性変化が大きく異なる。両者のキメラ蛋白質を作ることでその原因領域を同定した(J.Biochem.129,569)。さらに,ランダム変異導入により大腸菌NhaA様に活性が変化した変異体を多数分離した。特に,重要な領域についてはCys走査変異法でそのトポロジーを解析した(投稿準備中)。酵母Nha1については,交換輸送をおこなう膜貫通領域に加えて細胞質に突出した細胞質領域が存在するが,分類学上離れた酵母種から多数Nha1をクローン化し,一次配列の比較と欠失変異体の解析により,細胞質領域に機能的に重要な領域があることを見出した(J.Biochem.131,821)。高等動物のNHEについては,同じく細胞質領域に結合し,その輸送活性を制御する因子CHP2を新たに同定した。CHP2は腸管上皮細胞および腎臓近位尿細管上皮細胞で高発現しており,NHEの重要な機能の一つであるNa+の吸収(再吸収)に関与していることが示唆された(Biol.Pharm.Bull.26,148)。

Na+/h+交换转运蛋白通过细菌到较高植物广泛存在于生物体中，通过在细胞膜内部和外部交换和运输Na+和H+来调节细胞内pH和Na+浓度，因此，它们是细菌和植物和植物较高的细胞和细胞增殖和更高的细菌环境和较高的细菌环境和较高的细菌环境和较高的细菌环境和高度较高的细菌环境，它们是极为重要的因素。严格控制Na+/H+交换转运蛋白对于这些现象至关重要，但是尚未完全了解其活性和离子转运的分子机制。在这项研究中，在Na+/H+交换转运蛋白之间分析了NHAA的调节机制。此外，对衍生自酵母的较高动物（大鼠）进行了类似的分析。尽管大肠杆菌NHAA和幽门螺杆菌NHAA（引起胃溃疡的细菌）具有较高的同源性，但它们与pH的活性变化显着差异。通过为两者创建嵌合蛋白来鉴定病因区域（J. Biochem。129，569）。此外，分离了许多通过随机突变引入在大肠杆菌中改变活性的突变体。特别是，对于重要区域，使用CYS扫描突变方法（准备发布）分析了拓扑。对于酵母NHA1，除了进行交换传输的跨膜区域外，还有细胞质中突出的细胞质区域，但是许多NHA1是从分类性较远的酵母菌物种中克隆的，并且通过比较了主要序列并分析了缺失突变体，我们发现了cy的区域。 821）。对于NHE，在上等动物中，新鉴定出了与细胞质区域结合并调节其转运活性的因子CHP2。 CHP2在肠上皮细胞和近端肾小管上皮细胞中高度表达，这表明它参与了Na+的吸收（重吸收），Na+是NHE的重要功能之一（Biol。Pharm。Bull。Bull。26，148）。

项目成果

Kamauchi, S., Mitsui, K., Ujike, S., Haga M., Nakamura, N., Inoue, H., Sakajo, S., Ueda M., Tanaka, A., Kanazawa, H.: "Structurally and functionally conserved domains in the diverse hydrophilic carboxy-terminal halves of various yeast and fungal Na+/H+ an

Kamauchi, S.、Mitsui, K.、Ujike, S.、Haga M.、Nakamura, N.、Inoue, H.、Sakajo, S.、Ueda M.、Tanaka, A.、Kanazawa, H.：“结构上

Matsumoto, M., Miyake, Y., Nagita, M., Inoue, H., Shitakubo, D., Takemoto, K., Ohtsuka, C., Murakami, H., Nakamura, N., Kanazawa, H: "A novel serine/threonine kinase which causes apoprosis interacts with a calcineurin B like protein (CHP / p22) capable of

松本 M.、三宅 Y.、懋田 M.、井上 H.、Shitakubo, D.、竹本 K.、大冢 C.、村上 H.、中村 N.、金泽 H：“

Hayami, K., Noumi, T, Inoue H., Sun-Wada, G, Yoshimizu, T., Kanazawa, H.: "The murine genome contains one functional gene and two pseudogenes coding for the 16 kDa proteolipid subunit of vacuolar H+-ATPase"Gene. 273. 199-206 (2001)

Hayami, K.、Noumi, T、Inoue H.、Sun-Wada, G、Yoshimizu, T.、Kanazawa, H.：“小鼠基因组包含一个功能基因和两个编码液泡 H 的 16 kDa 蛋白脂质亚基的假基因