水チャネル、アクアポリン2の細胞内移送経路およびその調節機構の解明

• Project/Area Number: 14770001
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: General anatomy (including Histology/Embryology)
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 松崎 利行 群馬大学, 医学系研究科, 助手 (30334113)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 水チャネル / アクアポリン2 / 細胞内移送 / エンドサイトーシス / リサイクリング / エンドソーム / PI3キナーゼ / MDCK細胞 / AQP2 / MDCK培養細胞 / フォースコリン / cAMP / 細胞内コンパートメント / 抗体 / EEA1 / 抗利尿ホルモン / ラット / 腎臓

Research Abstract

本研究の目的は、水チャネル、アクアポリン2(AQP2)の細胞内と頂部細胞膜との間の細胞内移送について、その経路および調節機構を明らかにすることにある。15年度の研究では、AQP2を安定的に発現させたMDCK培養細胞で、フォースコリン添加によりAQP2が細胞内から頂部細胞膜へと移行し、フォースコリン除去で再び細胞内に移行することが確認された。16年度はこの培養細胞系を用いて、AQP2の細胞内分布と、頂部細胞膜から細胞内へのAQP2のリサイクリングの過程を詳細に検討した。細胞極性を形成していない状態のMDCK細胞では、AQP2は細胞内に分散していて、その一部は初期エンドソームのマーカー分子であるEEA1の近傍に分布した。このことはAQP2の細胞内移送にエンドソーム系が関与することを示唆した。MDCK細胞をコンフルエントの状態で培養し、細胞極性を形成させるとAQP2は頂部細胞膜直下に分布し、その一部はリサイクリングコンパートメントのマーカー分子であるRab11と共存した。頂部細胞膜直下に分布するAQP2は、フォースコリンの添加により、頂部細胞膜へと移行した。その後、フォースコリン除去でAQP2はエンドサイトーシスにより細胞内へと移行するが、その際に、初期エンドソームを通過して、頂部細胞膜直下のAQP2貯蔵部位に戻ることがわかった。ホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI3キナーゼ)の阻害剤であるワートマニンやLY294002によって初期エンドソームからの移送が阻害されることもわかった。これらの結果から、AQP2はリサイクリングコンパートメントに分布し、エンドソーム系を介してPI3キナーゼ依存的にリサイクリングすることが示唆された。
16年度は、他のアクアポリンアイソフォームであるAQP1、AQP3の組織分布についても発表した。

Research Products

• [Journal Article] Aquaporins in the digestive system. (2004)
  • Author(s): Matsuzaki T et al.
  • Journal Title: Med Electron Microsc 37 Pages: 71-80
  • NAID: 10014170699
• [Journal Article] Aquaporin-2 is retrieved to the apical storage compartment via early endosomes and phosphatidylinositol 3-kinase-dependent pathway. (2004)
  • Author(s): Tajika Y, Matsuzaki T et al.
  • Journal Title: Endocrinilogy 145 Pages: 4375-4383
• [Journal Article] Expression and immunolocalization of water channel aquaporins in the rat and mouse mammary gland.
  • Author(s): Matsuzaki T et al.
  • Journal Title: Histochem Cell Biol (in press)
• [Journal Article] Water channel aquaporin 1(AQP1) is present in the perineurium and perichondrium.
  • Author(s): Matsuzaki T et al.
  • Journal Title: Acta Histochem Cytochem (in press)
  • NAID: 110003161227
• [Publications] T Matsuzaki et al.: "Immunolocalization of the water channel, aquaporin-5 (AQP5), in the rat digestive system."Archives of Histology and Cytology. 66(4). 307-315 (2003)
• [Publications] 高田邦昭, 松崎利行, 多鹿友喜: "アクアポリン-細胞膜水チャネル"電子顕微鏡. 38. 213-215 (2003)
• [Publications] K Takata, T Matsuzaki, Y Tajika: "Aquaporins: water channel proteins of the cell membrane"Progress in Histochemistry and Cytochemistry. in press.
• [Publications] K Ishibashi, T Matsuzaki et al.: "Identification of a new member of type I Na/Phosphate co-transporter in the rat kidney"Nephron Physiology. 94. 10-18 (2003)
• [Publications] Yuki Tajika, Toshiyuki Matsuzaki et al.: "Immunohistochemical characterization of the intracellular pool of water channel aquaporin-2 in the rat kidney"Anatomical Science International. 77. 189-195 (2002)