カルシウムホメオスタシスを制御する新たなネットワークの解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14207007
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 鍋島 陽一 京都大学, 医学研究科, 教授 (60108024)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤森 俊彦 京都大学, 医学研究科, 助手 (80301274)
• Keywords: 個体老化 / Klotho遺伝子 / カルシウムホメオスタシス / 1-α hydroxylase / ビタミンD / グルクロニダーゼ

Research Abstract

(1)免疫沈降、質量分析によりKlotho蛋白結合分子を同定した。Klotho蛋白はGRP78,カルネキシン、Na+/K+ATPaseと結合していた。Na+/K+ ATPaseは細胞内外のK,Naのバランス制御、細胞内外の物質輸送、浸透圧などを制御する極めて重要な分子であるが、遠位尿細管、脈絡膜細胞では特別に高発現しており、Klotho蛋白と複合体を形成し、遠位尿細管、脈絡膜細胞におけるカルシウム輸送能を制御している。(2)Klotho蛋白が1α-hydoroxylaseの発現を負に制御するネットワークを構成する分子であることが明らかとなった。活性型ビタミンDはカルシウムチャンネル、カルビンデインD28K、Klotho遺伝子の発現上昇を介してカルシウム輸送の亢進をもたらし、ついで、発現上昇したKlotho蛋白が1α-hydroxylaseの発現を負に制御することによって活性型ビタミンD濃度を下方修正する仕組みとなっており、カルシウムの恒常性を維持している。(3)Klotho蛋白の酵素活性を解析したところ、β-Glucoronidase活性を示した。基質特異性が極めて高く、ステロイドにグルクロン酸が結合した分子のみが基質として作用を受けることが明らかとなった。生理活性ステロイドの活性化の制御がKlotho蛋白の作用機構の本質であると推定され、新たな生理活性ステロイドの探索へと研究を展開している。

Research Products

• [Publications] Nagai T., Yamada K., Kim H-C., Kim Y-S., Noda Y, Imura A., Nabeshima Y., Nabeshima T.: "Cognition impairment in the genetic model of aging, Klotho gene mutant mice : A role of oxidative stress."Faseb J.. 17(1). 50-52 (2003)
• [Publications] Yang J., Matssukawa N., Rakugi H., Imai M., Kida I., Nagai M., Ohta J., Fukuo K., Nabeshima Y., Ogihara T.: "Upregulation of cAMP is a new functional signal pathway of Klotho in endotherial cells."Biochem.Biophys.Res.Comm.. 301(2). 424-429 (2003)
• [Publications] Yahata K, Mori K, Mukoyama M, Sugawara A, Suganami T, Makino H, Nagae T, Fujinaga Y, Nabeshima Y, Nakao K.: "Regulation of stanniocalcin 1 and 2 expression in the kidney by klotho gene."Biochem Biophys Res Commun.. 310(1). 128-134 (2003)
• [Publications] Toyama O., Imura A., Iwano A., Jean Noel Freund, Henrissat B., Fujimori T., Nabeshima Y.: "Klotho is a novel β-glucuronidase capable of hydrolyzing steroid β-glucuronides."J.Biol.Chem.. 279(11). 9777-9784 (2004)
• [Publications] Tsujikaw H., Kurotaki Y., Fujimori T., Fukuda K., Nabeshima Y.: "Klotho, a gene related to a syndrome resembling human premature aging, functions in a negative regulatory circuit of vitamin D endocrine system."Molecular Endcrinology. 17(12). 2393-2403 (2003)
• [Publications] K Takeshita, T Fujimori, Y Kurotaki, H Honjo, Hiroshi Tsujikawa, K Yasui, J-K Lee, K Kamiya, K Kitaichi, K Yamamoto, M Ito, T Kondo, S Iino, Y Inden, M Hirai, T Murohara, I Kodama, Y.Nabeshima: "Sinoatrial Node Dysfunction and Early Unexpected Death of Mice with a Defect of Klotho Gene Expression."Circulation. (In press). (2004)
• [Publications] Imura A., Iwano A., Kita N., Thoyama O., Fujimori T., Nabeshima Y.: "Secreted Klotho protein in sera and CSF : Implication for posttranslational cleavage in release of Klotho protein from cell membrane."FEBS letters. (In press). (2004)