経細胞膜輸送の分子機構

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11694310
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: 遠藤 仁 杏林大学, 医学部, 教授 (20101115)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細山田 真 杏林大学, 医学部, 講師 (00291659) ; 武田 理夫 杏林大学, 医学部, 講師 (40255401) ; 金井 好克 杏林大学, 医学部, 助教授 (60204533) ; 稲富 淳 杏林大学, 医学部, 助手 (00311960) ; 車 碩鎬 杏林大学, 医学部, 助手 (50276200)
• Keywords: 薬物トランスポーター / 有機陰イオントランスポーター / LATファミリー / 補助因子 / ヘテロダイマー / 血液脳関門 / メチル水銀システイン抱合体 / L-ドーパ

Research Abstract

必須アミノ酸を含むアミノ酸の細胞膜輸送の分子機序について検討した。輸送系L(system L)は、Na+非依存的に中性アミノ酸を輸送するアミノ酸輸送系であり、細胞への栄養素としてのアミノ酸を供給する他、血液・脳関門や胎盤関門に存在し、そこでのアミノ酸の透過を担当する。輸送系Lは、基質選択性が広く、L-ドーパをはじめとするアミノ酸類似薬物並びにメチル水銀システイン抱合体などをも輸送し、それら薬物等の血液・脳関門透過の経路となると考えられてきた。本研究では、輸送系Lに相当するアミノ酸トランスポーターをクローニングし、それが12回膜貫通型のトランスポーターの本体(LAT1:L-type amino acid transporter1)と1回膜貫通型の補助因子(4F2hc:4F2heavy chain)のへテロダイマーとして形成されるユニークなタンパク質であることを明らかにした。LAT1は、Na^+非依存的に分枝アミノ酸及び芳香族アミノ酸を輸送する他、L-ドーパ及びα-メチルドーパを輸送基質として受け入れ、その上、アメリカの共同研究者らにより合成されたメチル水銀システィンも輸送し、血液・脳関門で記述された輸送系Lと類似の基質選択性を示した。
LAT1及びその補助因子4F2hcの血液・脳関門での存在を検討するために、ラットLAT1及びラット4F2hcのC-末端領域に相当する合成ペプチドに対するポリクローナル抗体を作製し、8週令雄性SDラット脳の免疫組織化学的検索を行った。その結果、LAT1、4F2hcともに、脳毛細血管内皮細胞に染色像が得られ、その染色の特異性は吸収試験により確認された。また、内皮細胞における染色は血管内腔側と脳側の両側に認められた。本研究により、LAT1及び4F2hcが、血液・脳関門の主要構成要素である脳毛細血管内皮細胞の細胞膜に共存することが示され、血液・脳関門輸送系Lとしてそこでのアミノ酸輸送を担当することが明らかにされた。また、LAT1が、L-ドーパを含むアミノ酸類似薬物や生体異物を輸送することから、それらの血液・脳関門透過の経路となることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Cha,S.H.,Sekine,T.,Kusuhara,H.,Yu.E.,Kim.J.Y.,Kim.D.Y.,Sugiyama,Y.,Kanai,Y.& Endou,H.: "Molecular cloning and characterization of multispecific organicanion transporter 4 expressed in the placenta."J.Biol.Chem.. 275. 4507-4512 (2000)
• [Publications] Okuda,T.,Haga,T.,Kanai,Y.,Endou,H.,Ishihara,T.and Katsura,I.: "Identification and characterization of high-affinity choline transporter."Nature Neuroscience. 3(2). 120-125 (2000)
• [Publications] Fukasawa,Y.,Segawa,H.,Kim,J.Y.,Chairoungdua,A.,Kim,D.K.,Endou,H.and Kanai,Y: "dentification and characterization of a Na+-independent neutral amino acid transporter which associates with the 4F2 heavy chain and exhibits selectivity for small neutral D-and L-amino acids."J.Biol.Chem.. 275(13). 9690-9698 (2000)
• [Publications] Kanai,Y.,Fukasawa,Y.,Cha,S.H.,Segawa,H.,Chairoungdua,A.,Kim.D.Y.,Matsuo,H.,Kim.JY.Miyamo,K.,Takeda,E.and Endou.H.: "Transport properties of a system y+L neutral and basic amino acid transporter."J.Biol.Chem.. 275(27). 20787-20793 (2000)
• [Publications] Sekine,T.,Cha,S.H.,Endou,H: "The multispecific organic anion transporter (OAT) family."Pfluegers Arch-Eur.J.Physiol.. 440. 337-350 (2000)
• [Publications] Wada,W.,Tsuda,M.,Sekine,T.,Cha,S.H.,Kimura,M.,Kanai,Y.and Endou,H.: "Rat maltispecific organic anion transporter 1(rOAT1) transports zidovudne, acyclovir, and other antiviral nucleoside analogs."J.Pharmacol.Exp.Ther.. 294(3). 844-849 (2000)
• [Publications] Sekine,T.,Cha,H.S.and Endou,H.: "Control and Diseases of Sodium Dependent Transport Proteins and Ion Channels.(Edited by Y.suketa,E.,Carofoli,M.,Lazdunski,K.,Mikoshiba,Y.,Okada and E.M.Wright)"Elsvier Science B.V. 440 (2000)
• [Publications] Takeda,M.,Endou,H.: "Marssy & Glassock's textbook of Nephrology (Edited by S.G.Massry, R.J.Glassock)"Lippincott Williams & Wilkins. 2072 (2000)