Na^+/Ca^<2+>交換輸送蛋白の作用機序と細胞生理における役割の検討

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10470013
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 重川 宗一 国立循環器病センター研究所, 循環分子生理部, 部長 (00113738)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩本 隆宏 国立循環器病センター研究所, 循環分子生理部, 室員 (20300973) ; 若林 繁夫 国立循環器病センター研究所, 循環分子生理部, 室長 (70158583)
• Keywords: Na^+ / Ca^<2+>交換輸送体 / Na^+ / Ca^<2+>交換阻害薬 / Ca^<2+>シグナリング

Research Abstract

昨年度の研究で、Na^+/Ca^<2+>交換輸送体のアイソフォーム(NCX1,NCX3)は、Ni^<2+>などの阻害イオンおよび我々が最近開発した選択的阻害薬KB-R7943、さらには、activatorであるLi^+に対して異なった親和性を持つことを明らかにし、両者のキメラ分子を用いた機能解析から、この親和性の変化が、下等動物を含め進化的に保存された40数個ずつのアミノ酸から成る分子内リピート構造(α-1、α-2 repeats)の少数のアミノ酸の差異によることを明らかにした。本年度の研究においては、輸送体分子の構造・機能相関を研究し、輸送体分子が、従来考えられていた12回膜貫通構造をとらず、9回膜貫通構造をとること、また、α-1、α-2リピート構造は、これまでイオン輸送体では知られていない大変ユニークな膜トポロジーをとることが明らかになった。すなわち、このα-1、α-2 repeat部分の膜貫通セグメントをつなぐループは、それぞれ細胞外側及び細胞内側から膜内に貫入して両者が立体的に"砂時計"様のユニークな構造をとることが強く示唆された。そこで、site-directed mutagenesisを用いてα-1、α-2 repeatのループ部分のアミノ酸の役割を詳しく検討した結果、この部分には、Ca^<2+>などの輸送イオン、Ni^<2+>などの阻害イオン、activatorであるLi^+、および、阻害薬KB-R7943などそれぞれに対する親和性を大きく変えるアミノ酸が同定された。従って、これらrepeatsのループ部分はこの輸送体のイオン輸送通路を形成する可能性が高い。

Research Products

• [Publications] Iwamoto, T.: "Unique topology of the internal repeats in the cardiac Na^+/Ca^<2+> exchanger"FEBS Lett. 466. 264-268 (1999)
• [Publications] Iwamoto, T.: "Chimeric analysis of Na^+/Ca^<2+> exchangers NCX1 and NCX3 reveals structural domains important for differential sensitivity to external Ni^<2+> or Li^+"J. Biol Chem.. 274. 23094-23102 (1999)
• [Publications] Kobayashi, Y.: "Lithium activates the Na^+/H^+ exchanger : Isoform specificity and inhibition by genistein"Pflugers Arch. 439. 455-462 (2000)
• [Publications] Pan, Y.: "Physiological significance of the intra cellular Ca^2^+_- or Na^+_- dependent regulation of activity of the Na^+/Ca^<2+> exchanger NCX1"Am. J. Physiol. (in press).