内向き整流性カリウムチャネルKir5.1の腎尿細管再吸収過程における機能の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13770599
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 種本 雅之 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (40303945)
• Keywords: 内向き整流性カリウムチャネル / 膜2回貫通型カリウムチャネル / 酸塩基平衡 / 体液調節機構 / シグナル伝達 / 腎尿細管 / イオン輸送

Research Abstract

腎遠位尿細管におけるイオン輸送はナトリウムポンプにより制御されており、カリウムチャネルはナトリウムポンプの作用に対してカリウムイオンをリサイクリングする機能を果たすと考えられている。内向き整流性カリウムチャネル(Kir)はこのリサイクリングを担うと考えられている。申請者はKirのひとつKir5.1が生体では腎臓と脳に主に発現し、腎臓ではKir4.1とheteromerを形成しKir4.1-kir5.1 heteromerのチャネル活性がプロトンの濃度により制御され、腎遠位尿細管においてプロトンセンサーとして働き、イオン再吸収機構に重要な役割を果たす可能性を報告していた(Journal of Physiology 2000;525:587-)。しかし脳ではKir4.1とはheteromerを形成しておらず、Kir5.1 homomerはチャネル活性を示さないため、脳におけるKir5.1の機能は不明であった。本研究では、脳におけるKir5.1の機能解明を目指した。
1.脳においてはKir5.1がアンカー蛋白PSD-95とheteromerを形成していることを明らかにした。
2.In vitroの系でKir5.1-PSD-95のheteromerはカリウムチャネルとしての活性を呈し、このチャネル活性は蛋白リン酸化酵素PKAにて可逆的に制御された。脳における信号伝達はPKAにより調節されることが明らかにされている。Kir5.1-PSD-95 heteromerのチャネル活性のPKAによる制御の発見は、脳でのシグナル伝達の更なる解明に繋がるものである。
更に、イオン輸送に伴って生じると考えられる水輸送に関しても、腎遠位尿細管に発現している水チャネルAQP4を用いて研究中であり、現在までにAQP4の基底膜側への局在にカルボキシル末端部分が不可欠であることを明らかにしており、今後、細胞内局在責任配列を解明しようと試みている。

Research Products

• [Publications] Tanemoto M. et al.: "Carboxyl-terminal portion is indispensable to determine intracellular localization on ion channels"The Japanese Journal of Pharmacology. 88. 52 (2002)
• [Publications] Tanemoto M. et al.: "Carboxyl terminus of AQP4 is responsible for its basolateral localization in epithelium"The Japanese Journal of Pharmacology. 285. 154 (2001)
• [Publications] Higashi K. et al.: "An inwardly rectifying K(+) channel, Kir4.1, Expressed in astrocytes surrounds synapses and blood vessels in brain"American Journal of Physiology, Cell Physiology. 281. C922-C931 (2001)
• [Publications] Tanemoto M. et al.: "The heteromultimeric Kir4.1-Kir5.1 channel is sensitive to physiological range of intracellular protons"Biophysical Journal. 78. 345A (2000)
• [Publications] Tanemoto M. et al.: "In vivo formation of a proton-sensitive K+ channel by heteromeric subunit assembly of Kir5.1 with Kir4.1"Journal of Physiology. 525. 587-592 (2000)
• [Publications] Hibino H. et al.: "Anchoring proteins confer G protein sensitivity to an inward-rectifier K(+) channel through the GK domain"EMBO Journal. 19. 78-83 (2000)