2017 Fiscal Year Annual Research Report
Proton leak mechanisms in acidic environments
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15K08184
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
久野 みゆき 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 准教授 (00145773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 啓 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 研究員(移行) (90382192)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体膜 / チャネル / トランスポータ / 能動輸送 / プロトン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
① Acid-inducible H+-leakの特性。細胞外pH (pHo) < 5.5で活性化されるH+-leak電流とH+ uncoupler分子の電流特性を比較した。acid-inducible H+-leakが検出されないCOS7細胞にFCCP（H+ uncoupler試薬）を添加すると広いpHo範囲（4.5 - 7.6）に渡って可逆的に電流が生じた。FCCPの電流電圧曲線は、細胞内外のpHが等しい場合(pHo = pHi)はlinearであったが、pHo > pHiでは外向き整流性、pHo < pHiでは内向き整流性を示した。また、ミトコンドリアで同定された内在性uncoupler分子 (UCP蛋白)を抑制するヌクレオチド（GDP, ADP）はacid-inducible H+-leakを抑制しなかった。これらの結果から、pHo < pHiでの内向き整流性に共通点があるものの、両者の活性化機構や薬理学的特性は異なることが示唆された。また、リン酸、DPI (NADPH oxidase inhibitor)によるacid-inducible H+-leakへの影響は見られなかった。
② Phagosomal pH(pHv)のオシレーション。pHvは<5.5とacid-inducible H+ leakの活性化閾値に近い値で一旦安定化し、細胞膜のacid-inducible H+-leakと同様な機構がphagosome膜にも存在しpHvレベルの決定に寄与する可能性が示唆された。pH spike (peak pHv > 6.5)その他のpHvオシレーションの頻度はホルボールエステル（PMA）やweak base (NH4Cl)で増加した。pH spikeのピーク値はpHoに依存し、PMAやweak baseでは変化しなかった。Vacuolin 1添加によって融合させた後、細胞をホモジェナイズして分離摘出したphagosomeでpH spikeが見られないことから、pH spikeの成因がphagosomeの再開口（exocytosis, re-open）であることがほぼ結論づけられた。
これらの結果の一部は生理研研究会（2017年9月）、米国生物物理学会（2018年2月）、日本生理学会大会（2018年3月）などで発表し、破骨細胞のH+ シグナリング機構におけるacid-inducible H+ leakを含む作業仮説を論文に投稿した（invited review, in press)。
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