Role of RPTP-gamma in sensing and transducing acid-base disturbances in the renal proximal tubule

RPTP-gamma 在肾近曲小管中传感和转导酸碱紊乱中的作用

基本信息

  • 批准号:
    9926240
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-10 至 2022-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Acid-base disturbances occur in a wide range of diseases, and lead to disturbances in arterial (a) and intracellular pH that can have devastating consequences for the patient. In response to such disturbances, the renal proximal tubule (PT)—which normally handles ~80% of the H+ secreted by the kidney—appropriately adjusts its rate of H+ secretion (JH). Previous work showed that the PT does not sense the pH on the basolateral (BL) side of the PT. Rather, PT JH markedly rises with increases in [CO2]BL or decreases in [HCO3−]BL. Nevertheless, mechanisms for sensing Δ[CO2]BL and Δ[HCO3−]BL and transducing these to ΔJH are poorly understood. Important clues are that the basolateral CO2-evoked increase in JH requires that endogenously secreted ANG II bind to apical AT1A receptors, and is blocked by inhibitors that target a subset of receptor tyrosine kinases that include ErbB1 and ErbB2. New data show that the knockout (KO) of receptor protein tyrosine phosphatase γ (RPTPγ), normally present in the PT basal membrane, eliminates the ΔJH produced by Δ[CO2]BL and [HCO−]BL, and markedly reduces the ability of the whole mouse to regulate pHa during metabolic acidosis (MAc). Curiously, the extracel- lular side of RPTPγ has a region—the carbonic-anhydrase–like domain (CALD)—that is ~40% identical to clas- sical carbonic anhydrases (CAs). The three aims of this proposal are a multidisciplinary approach to address, at three levels of integration, how PTs senses Δ[CO2]BL and Δ[HCO3−]BL and transduce them into ΔJH, and the role played by these processes in pHa regulation of pHa during whole-body MAc and respiratory acidosis (RAc): At the molecular level, we ask (1) what is the mechanism of RPTPγ? How do Δ[CO2] and Δ[ HCO3−] control RPTPγ’s dimerization, which controls its phosphatase activity? Does RPTPγ interact with ErbB1 and ErbB2? And does the CALD lack of CA activity, and if so, why? At the cellular level we ask (2) how do RPTPγ and putative down- stream elements function in isolated PTs? We will use viral constructs, injected into kidneys of RPTPγ –/– mice, to determine the roles of RPTPγ’s CALD and phosphatase domains. Are ErbB1 and ErbB2 required to transduce Δ[CO2]BL and Δ[ HCO3−]BL signals to ΔJH? Do [CO2]BL and [HCO3−]BL control JH by modulating ability of luminal ANG II to signal at or downstream to apical AT1A? At the whole-animal level, we ask (3) are RPTPγ and downstream effectors (ErbB1, ErbB2, ACE, and AT1A) essential in the whole-body responses to MAc and RAc? The approach, using KO mice, is to impose MAc or RAc and assess arterial blood gases, urine chemistry, and targeted transcription and protein profiles. Our work will produce major insights into how RPTPγ senses and transduces changes in acid-base status, how downstream elements function in PTs, and the impact for the whole animal. Because RPTPγ is expressed in a broad range of cell types, is closely related to RPTPζ (mainly in CNS astro- cytes), and because RPTPγ’s CALD is similar to three orphaned CAs, the impact of our work will extend across a diverse range of organ systems and cell types. It will provide important insights clinical problems that include acid-base disturbances and to diseases linked to RPTPγ, which include schizophrenia and cancer.
酸碱紊乱发生在多种疾病中,并导致动脉 (a) 和细胞内 pH 值紊乱,这可能会给患者带来毁灭性的后果。约 80% 的 H+ 由肾脏分泌 - 适当调整其 H+ 分泌率 (JH)。 先前的工作表明 PT 无法感知肾基底外侧 (BL) 的 pH 值。相反,PT JH 随着 [CO2]BL 的增加或 [HCO3−]BL 的减少而显着上升,然而,人们对感测 Δ[CO2]BL 和 Δ[HCO3−]BL 并将其转换为 ΔJH 的机制知之甚少。重要线索是基底外侧 CO2 引起的 JH 增加需要内源性分泌的 ANG II 与顶端 AT1A 受体结合,并被抑制剂阻断,靶向包括 ErbB1 和 ErbB2 在内的受体酪氨酸激酶子集 新数据表明,通常存在于 PT 基底膜中的受体蛋白酪氨酸磷酸酶 γ (RPTPγ) 的敲除 (KO) 可消除 Δ[CO2]BL 产生的 ΔJH。和 [HCO−]BL,并显着降低整个小鼠在代谢性酸中毒 (MAc) 期间调节 pHa 的能力。 RPTPγ 的细胞外侧有一个区域——碳酸酐酶样结构域(CALD)——与经典碳酸酐酶(CA)有约 40% 的相同性。该提案的三个目标是采用多学科方法来解决以下问题:在三个整合水平上,PT如何感知Δ[CO2]BL和Δ[HCO3−]BL并将它们转换为ΔJH,以及这些过程在全身MAc和呼吸性酸中毒(RAc)期间pHa的调节:在分子水平上,我们问(1)RPTPγ的机制是什么?Δ[CO2]和Δ[HCO3−]如何控制RPTPγ的二聚化? RPTPγ 是否与 ErbB1 和 ErbB2 相互作用? CALD 是否缺乏 CA 活性?如果是,为什么?问 (2) RPTPγ 和假定的下游元件在分离的 PT 中如何发挥作用?我们将使用注射到 RPTPγ –/– 小鼠肾脏中的病毒构建体来确定 RPTPγ 的 CALD 和磷酸酶结构域的作用是否是必需的。转导 Δ[CO2]BL 和 Δ[ HCO3−]BL 向 ΔJH 发出信号?[CO2]BL 和 [HCO3−]BL 是否通过调节管腔 ANG II 在整个动物中向顶端 AT1A 发出信号的能力来控制 JH?水平,我们问 (3) RPTPγ 和下游效应器(ErbB1、ErbB2、ACE 和 AT1A)对于 MAc 的全身反应至关重要吗? RAc?该方法使用 KO 小鼠,施加 MAc 或 RAc 并评估动脉血气、尿液化学以及靶向转录和蛋白质谱,我们的工作将产生关于 RPTPγ 如何感知和转导酸碱状态变化的重要见解。下游元件如何在 PT 中发挥作用,以及对整个动物的影响 由于 RPTPγ 在多种细胞类型中表达,因此与 RPTPδ(主要在 CNS 星形胶质细胞中)密切相关,由于 RPTPγ 的 CALD 与三个孤儿 CA 相似,因此我们的工作的影响将扩展到多种器官系统和细胞类型,它将提供重要的见解,包括酸碱紊乱和与 RPTPγ 相关的疾病。包括精神分裂症和癌症。

项目成果

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Expression, Localization, and Effect of High Salt Intake on Electroneutral Na+/HCO3 - Cotransporter NBCn2 in Rat Small Intestine: Implication in Intestinal NaCl Absorption.
高盐摄入量对大鼠小肠电中性 Na /HCO3 - 协同转运蛋白 NBCn2 的表达、定位和影响:对肠道 NaCl 吸收的影响。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wang, Jin;Zhao, Lei;Zhu, Jun;Wang, Deng;Ren, Mei;Wang, Meng;Liu, Ying;Boron, Walter F;Chen, Li
  • 通讯作者:
    Chen, Li
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Expression, localization, and effect of high salt intake on electroneutral Na /HCO3– cotransporter NBCn2 in rat small intestine: implication in intestinal NaCl absorption.
高盐摄入对大鼠小肠电中性 Na /HCO3-协同转运蛋白 NBCn2 的表达、定位和影响:对肠道 NaCl 吸收的影响。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Jin-Lin Wang;Lei Zhao;Jun Zhu;Deng-Ke Wang;Mei-Juan Ren;Meng Wang;Ying Liu;Walter F Boron;Li-Ming Chen
  • 通讯作者:
    Li-Ming Chen
Expression, localization, and effect of high salt intake on electroneutral Na /HCO3– cotransporter NBCn2 in rat small intestine: implication in intestinal NaCl absorption.
高盐摄入对大鼠小肠电中性 Na /HCO3-协同转运蛋白 NBCn2 的表达、定位和影响:对肠道 NaCl 吸收的影响。
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    Jin-Lin Wang;Lei Zhao;Jun Zhu;Deng-Ke Wang;Mei-Juan Ren;Meng Wang;Ying Liu;Walter F Boron;Li-Ming Chen
  • 通讯作者:
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Effects of optional structural elemements, including two alternative amino termini and a new splicing cassette IV, on the function of NBCn1 (SLC4A7)
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  • 发表时间:
    2013
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    0
  • 作者:
    Harindarpal S Gill;Nathan Morris;Nathan Morris;Mark D Parker;Mark D Parker;Li-Ming Chen;Li-Ming Chen;Walter F Boron;Walter F Boron
  • 通讯作者:
    Walter F Boron
Effects of optional structural elemements, including two alternative amino termini and a new splicing cassette IV, on the function of NBCn1 (SLC4A7)
可选结构元件(包括两个替代氨基末端和新剪接盒 IV)对 NBCn1 (SLC4A7) 功能的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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知道了