内向き整流性カリウムチャネルKir5.1の腎尿細管再吸収過程における機能の解明

阐明内向整流钾通道Kir5.1在肾小管重吸收过程中的功能

基本信息

批准号：
13770599
负责人：
種本雅之
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tohoku University (2002)Osaka University (2001)
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

项目摘要

以前の研究でカリウムチャネルKir5.1がホモマーとしてはチャネル活性を呈さないが、Kir4.1とヘテロマーを形成することによりチャネル活性を呈しプロトンセンサーとして機能する事を明らかにしていた(Tanemoto et al. J. Physiol. 2000)。本研究では更にこのKir5.1-Kir4.1ヘテロマーが腎臓遠位尿細管基底膜側に発現していることを明らかにした(Tanemoto et al. J.J.Pharma. 2001)。またチャネル活性の制御機構の解明を試み、Kir5.1がKir4.1とのヘテロマー形成により細胞膜上に発現されることによりチャネル活性をすること、またアンカー蛋白PSD95と結合する事でも細胞膜上に発現され活性を呈する事を明らかにした。更にKir5.1-PSD95複合体に関し研究を進め(1)Kir5.1-PSD95複合体が神経細胞において実際に生体で存在すること(2)Kir5.1とPSD95の結合にはKir5.1のカルボキシル末端の3アミノ酸が不可欠であり、Kir5.1-PSD95の結合がこのアミノ酸のプロテインキナーゼAによるリン酸化状態に依存し、チャネル活性がプロテインキナーゼAを解する経路により調節されていること(3)PSD95はKir5.1の細胞膜への輸送ではなく、輸送されたKir5.1蛋白の膜表面上での安定化を促進すること、等を明らかにした(Tanemoto et al. Neuron 2002)。極性細胞をモデルとして用いた実験で、Kir4.1は細胞膜上・Kir5.1は細胞質・Kir5.1-Kir4.1ヘテロマーは細胞膜上に発現することを明らかにした(Tanemoto et al.J.J.Pharma. 2001)。更にKir4.1のカルボキシル末端部の欠損体が細胞質に分布する事を明らかにしている。これらの結果はKir4.1カルボキシル末端部に細胞膜への局在シグナルが存在することを示唆するものである。また、水チャネルAQP4がKir5.1-Kir4.1ヘテロマー同様腎遠位尿細管基底膜側に局在を示すことに着目し、AQP4の極性細胞における細胞内局在機構の解明を試み、現在までにAQP4においてもカルボキシル末端28アミノ酸に細胞膜への局在シグナルが存在する事を明らかにしている(Tanemoto et al.J.J.Physiol. 2002)。以上の結果は、チャネル蛋白共通の細胞膜局在シグナルがカルボキシル末端部に存在する可能性を示唆するものである。

先前的研究表明，钾通道Kir5.1作为同聚体不表现出通道活性，但当它与Kir4.1形成异聚体时，它表现出通道活性并起到质子传感器的作用（Tanemoto et al. J. Physiol. 2000 ）。这项研究进一步揭示了这种 Kir5.1-Kir4.1 异聚体在远端肾小管的基底膜侧表达（Tanemoto et al. J.J.Pharma. 2001）。我们还试图阐明通道活动的控制机制，结果表明它表现出活性。此外，我们正在对Kir5.1-PSD95复合物进行研究（1）Kir5.1-PSD95复合物实际上存在于生物体的神经细胞中（2）Kir5.1和PSD95之间的键是由羧基引起的。 Kir5.1 的末端三个氨基酸是必需的，并且 Kir5.1-PSD95 键通道活性由蛋白激酶 A 介导的途径调节。据揭示，它促进膜表面蛋白质的稳定（Tanemoto等神经元2002）。在使用极化细胞作为模型的实验中，我们发现Kir4.1在细胞膜上表达，Kir5.1在细胞质上表达，Kir5.1-Kir4.1异聚体在细胞膜上表达（Tanemoto等）等人，2001 年。此外，已经揭示Kir4.1的羧基末端缺失形式分布在细胞质中。这些结果表明细胞膜的定位信号存在于 Kir4.1 的羧基末端。此外，我们关注水通道AQP4与Kir5.1-Kir4.1异聚体一样位于肾远曲小管的基底膜侧，并试图阐明AQP4的细胞内定位机制研究表明，AQP4 在羧基末端 28 个氨基酸中也具有细胞膜定位信号（Tanemoto 等人 J.J. Physiol. 2002）。上述结果表明通道蛋白共有的细胞膜定位信号可能存在于羧基末端。