抗判尿ホルモン感受性水チャネルの構造解析およびその機能発現に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07671243
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 伏見 清秀 東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (50270913)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 成 東京医科歯科大学, 医学部, 助教授 (60170677)
• Keywords: 水チャネル / AQP2 / バゾプレシン / 集合尿細管 / 尿濃縮機構

Research Abstract

バゾプレシン水チャネルAQP2の構造解析を遺伝子工学の手法を用いてすすめた。AQP2の構造上重要と考えられる部分を、他の類似チャネル、大腸菌のグリセロール輸送体GlpF、水晶体の非特異的輸送体MIP等と組み換えた。その遺伝子組換えキメラ体を細胞に発現させ、各部位の構造機能連関を推測する手法を用いて検討した結果、AQP2の立体構造が明らかとなった。すなわち、6つのαヘリックス構造の膜貫通部が並んで類円筒形の水透過孔を形成し、細胞外側と細胞質側とに第3、第4番目の親水性ループが内腔へ入り込む形で、水分子を選択的に透過させる狭窄部を構成するとする構造である。この構造では第3番目と第4番目の親水性ループが選択的水分子透過性に重要な働きをしていると考えられる。
さらに、アフリカツメガエル卵、腎由来培養上皮細胞を用いて検討を進めた結果、AQP2カルボキシル端の細胞内ドメインが細胞膜発現に重要な働きをしていることが明らかとなった。特に、AQP2はバゾプレシン刺激で管腔側膜表面へ移送されることがわかっているが、AQP2の細胞内トラフィッキングにおけるカルボキシル端の役割の重要性が示された。AQP2のカルボキシル端にはタンパクリン酸化酵素Aキナーゼにリン酸化されるセリンがあり、この部位の構造変異体を上皮細胞に発現させると、バゾプレシンによるトラフィッキングがみられなくなることを明らかとした。これは、AQP2を運ぶ細胞内小胞移送機構が、いわゆる小胞関連タンパク分子を介しての調節のみではなく、移送されるチャネルタンパクのリン酸化を介しても調節を受けることを示したという点で、大変意義深いと考えられる。

Research Products

• [Publications] K,Fushimi 他: "Water channels" Current Opinion in Nephrology and Hypertension. 4. 392-397 (1995)
• [Publications] L.Bai 他: "Structure of Aquaporim-2 Vasopressir Water channel" Journal of Biological chemistry. 271. 5171-5176 (1996)
• [Publications] K.Fushimi 他: "Isolution of a gene encoding nodulin-like intrinsic protein of Eshevichia celi" Biochemistry and Molecular Biology International. (予定). (1997)
• [Publications] N.Inase 他: "Isolation of human aquaporin 3 gene" Joural of Biological Chemistry. 270. 17913-17916 (1995)
• [Publications] T.Yamamoto 他: "Vasopressin increases aqp-cd water channel in apical memlcame of collecting duct cells in brattleboro rats" American Journal of Physialogy,Cell Physiology. 37. C1546-C1551 (1995)
• [Publications] K.Kanno 他: "Urinay ercretion of oquaporis-2 in putients with diabetes insipidns" New England Journal of Medicine. 332. 1540-1545 (1995)