蛋白分解系によるWNKシグナル調節機構の解明

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05314
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 蘇原 映誠 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (90510355)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: WNKキナーゼ

Outline of Annual Research Achievements

WNKシグナルに関わる研究として、KLHL3プロモーター下にβ-galactosidaseを発現するKLHL3 KOマウスを作成した。KLHL3 KOマウスの腎臓ではWNK1とWNK4の上昇を認め、高血圧など偽性低アルドステロン症２型（PHAII）の表現系を示し、変異KLHL3のドミナントネガティブ効果を明らかにした(Mol Cell Biol 2017)。KLHL2ノックアウトマウスの作成と解析を行った。(Biochem Biophys Res Commun. 2017)。WNK4ノックインマウスを用いたマイクロアレイから、塩分負荷がIFNガンマシグナルを制御することを報告した。（Sci Rep. 2017）最近のメタアナリシス研究でメトホルミンが糖尿病でない患者さんに対して血圧を低下させる効果があることが報告され、腎臓におけるメトホルミンの血圧調節作用やその機序は不明であったが、我々はメトホルミンの投与によって、マウスの尿中への塩分排泄量が増加することを明らかにし、腎臓の塩分輸送体について検討を行い、腎臓の遠位尿細管にあるナトリウム-クロライド共輸送体（NCC）のリン酸化が低下しており、NCCの活性化が低下するために尿中への塩分排泄が増加していた。単離した腎臓も、マウスでの実験と同様にNCCのリン酸化の低下を認め、メトホルミンがNCCのリン酸化を直接的に抑制することが示された。本研究で、メトホルミンがNCCのリン酸化の抑制によって塩分排泄の増加をもたらすことが初めて明らかとなり、メトホルミンによる降圧作用の機序の一つが示された。近年、過食によって増加する、高血圧を有したメタボリック症候群症例などへのメトホルミンのさらなる活用が期待される。(Metabolism 2018)
さらにKeap1-Nrf2阻害薬のスクリーニングも行い、CKDなどの治療の可能性を検討し、報告した。（Sci Rep. 2017）

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

WNKシグナルの機能解明を進め、英文誌報に2017年度に10報の報告を行い、順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

我々はPHAII変異によって起きるexon9のskippingをCre発現によって誘導できるCullin3ノックインマウスの作成に成功しており、PHAIIの機序と特徴を明らかにしていきたい。
脂肪細胞におけるWNK4の機能：最近我々はWNK4ノックアウトマウスが肥満抵抗性であり、インスリン抵抗性を起こしにくいことを発見した。また3T3-L1細胞においてWNK4が脂肪細胞分化に伴い強力に誘導され、WNK4抑制は培養細胞における脂肪滴蓄積を障害することを見出した。塩分で制御されるWNKシグナルと肥満の関連はメタボリック症候群病態解明のための高インパクトな知見となり、WNK4と糖脂質代謝との関わりを解明することを目標とする。
免疫とWNKシグナル：当然NCC/NKCCの機能を制御するWNKシグナルが免疫細胞において重要と予想される。我々はWNK4ノックアウトマウスにおいて、あるケモカインとそのレセプターの有意な変化を得ており、さらに培養/腹腔マクロファージと血中リンパ球で共にWNK-SPAK-NKCC1カスケードが存在していることを確認した。今後WNKシグナル分子遺伝子改変マウスや阻害薬実験などでマクロファージ/リンパ球などの免疫細胞でのWNKシグナル機能を検討する。近年注目を集めている電解質と免疫細胞をつなぐ鍵分子になると考えている。
骨格筋におけるWNKシグナルの働き：ループ利尿薬でサルコペニアになりやすいことを基礎研究、臨床研究の両面から明らかにしており、そのメカニズムにWNKシグナルがどのように影響しているかを明らかにしていく。

Research Products

• [Journal Article] Kidney enlargement and multiple liver cyst formation implicate mutations in PKD1/2 in adult sporadic polycystic kidney disease (2018)
  • Author(s): Fujimaru T.、Mori T.、Sekine A.、Mandai S.、Chiga M.、Kikuchi H.、Ando F.、Mori Y.、Nomura N.、Iimori S.、Naito S.、Okado T.、Rai T.、Hoshino J.、Ubara Y.、Uchida S.、Sohara E.
  • Journal Title: Clinical Genetics Volume: 94 Pages: 125～131
  • DOI: 10.1111/cge.13249
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metformin increases urinary sodium excretion by reducing phosphorylation of the sodium-chloride cotransporter (2018)
  • Author(s): Hashimoto Hiroko、Nomura Naohiro、Shoda Wakana、Isobe Kiyoshi、Kikuchi Hiroaki、Yamamoto Kouhei、Fujimaru Takuya、Ando Fumiaki、Mori Takayasu、Okado Tomokazu、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • Journal Title: Metabolism Volume: 85 Pages: 23～31
  • DOI: 10.1016/j.metabol.2018.02.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of ClC-K and barttin in low potassium-induced sodium chloride cotransporter activation and hypertension in mouse kidney (2018)
  • Author(s): Nomura Naohiro、Shoda Wakana、Wang Yuanlong、Mandai Shintaro、Furusho Taisuke、Takahashi Daiei、Zeniya Moko、Sohara Eisei、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • Journal Title: Bioscience Reports Volume: 38 Pages: 20171243～1243
  • DOI: 10.1042/BSR20171243
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Calcineurin inhibitors block sodium-chloride cotransporter dephosphorylation in response to?high potassium intake (2017)
  • Author(s): Shoda Wakana、Nomura Naohiro、Ando Fumiaki、Mori Yutaro、Mori Takayasu、Sohara Eisei、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • Journal Title: Kidney International Volume: 91 Pages: 402～411
  • DOI: 10.1016/j.kint.2016.09.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] KLHL3 Knockout Mice Reveal the Physiological Role of KLHL3 and the Pathophysiology of Pseudohypoaldosteronism Type II Caused by Mutant KLHL3 (2017)
  • Author(s): Sasaki Emi、Susa Koichiro、Mori Takayasu、Isobe Kiyoshi、Araki Yuya、Inoue Yuichi、Yoshizaki Yuki、Ando Fumiaki、Mori Yutaro、Mandai Shintaro、Zeniya Moko、Takahashi Daiei、Nomura Naohiro、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 37 Pages: e00508～16
  • DOI: 10.1128/MCB.00508-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loop diuretics affect skeletal myoblast differentiation and exercise-induced muscle hypertrophy (2017)
  • Author(s): Mandai Shintaro、Furukawa Susumu、Kodaka Manami、Hata Yutaka、Mori Takayasu、Nomura Naohiro、Ando Fumiaki、Mori Yutaro、Takahashi Daiei、Yoshizaki Yuki、Kasagi Yuri、Arai Yohei、Sasaki Emi、Yoshida Sayaka、Furuichi Yasuro、Fujii Nobuharu L.、Sohara Eisei、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 46369～46369
  • DOI: 10.1038/srep46369
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Salt suppresses IFNγ inducible chemokines through the IFNγ-JAK1-STAT1 signaling pathway in proximal tubular cells (2017)
  • Author(s): Arai Yohei、Takahashi Daiei、Asano Kenichi、Tanaka Masato、Oda Mayumi、Ko Shigeru B. H.、Ko Minoru S. H.、Mandai Shintaro、Nomura Naohiro、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 46580～46580
  • DOI: 10.1038/srep46580
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impaired degradation of medullary WNK4 in the kidneys of KLHL2 knockout mice (2017)
  • Author(s): Kasagi Yuri、Takahashi Daiei、Aida Tomomi、Nishida Hidenori、Nomura Naohiro、Zeniya Moko、Mori Takayasu、Sasaki Emi、Ando Fumiaki、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 487 Pages: 368～374
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.04.068
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drug-Repositioning Screening for Keap1-Nrf2 Binding Inhibitors using Fluorescence Correlation Spectroscopy (2017)
  • Author(s): Yoshizaki Yuki、Mori Takayasu、Ishigami-Yuasa Mari、Kikuchi Eriko、Takahashi Daiei、Zeniya Moko、Nomura Naohiro、Mori Yutaro、Araki Yuya、Ando Fumiaki、Mandai Shintaro、Kasagi Yuri、Arai Yohei、Sasaki Emi、Yoshida Sayaka、Kagechika Hiroyuki、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi、Sohara Eisei
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04233-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] WNK4 is indispensable for the pathogenesis of pseudohypoaldosteronism type II caused by mutant KLHL3 (2017)
  • Author(s): Susa Koichiro、Sohara Eisei、Takahashi Daiei、Okado Tomokazu、Rai Tatemitsu、Uchida Shinichi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 491 Pages: 727～732
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.07.121
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 家族歴のない成人多発性腎嚢胞患者における網羅的遺伝子解析を用いた遺伝子診断と臨床所見の検討 (2018)
  • Author(s): 藤丸拓也, 森崇寧, 関根章成, 萬代新太郎, 千賀宗子, 菊池寛昭, 安藤史顕, 森雄太郎, 野村尚弘, 飯盛聡一郎, 内藤省太郎, 岡戸丈和, 頼建光, 星野純一, 乳原善文, 蘇原映誠, 内田信一
  • Organizer: 第28回バゾプレシン研究会
• [Presentation] Association between Body Mass Index and In-hospital Mortality in Emergently Hospitalized Dialysis-Independent CKD Patients; A Nationwide Retrospective Cohort Study in Japan (2018)
  • Author(s): Hiroaki Kikuchi, Eiichiro Kanda, Fumiaki Ando, Hidehiko Sato, Kiyoshi Isobe, Takayasu Mori, Soichiro Iimori, Naohiro Nomura, Shotaro Naito, Eisei Sohara, Tomokazu Okado, Shinichi Uchida, Kiyohide Fushimi and Tatemitsu Rai
  • Organizer: ISN Frontiers Meetings 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of ClC-K and Barttin in Low-Potassium induced Sodium-Chloride Cotransporter Activation and Hypertension in Mouse Kidney (2018)
  • Author(s): Naohiro Nomura, Wakana Shoda, Yuanlong Wang, Daiei Takahashi, Moko Zeniya, Eisei Sohara, Tatemitsu Rai, Shinichi Uchida
  • Organizer: ISN Frontiers Meetings 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genomic diagnosis of adult polycystic kidney disease with no family history (2018)
  • Author(s): Takuya Fujimaru, Takayasu Mori, Akinari Sekine, Shintaro Mandai, Motoko Chiga, Hiroaki Kikuchi, Fumiaki Ando, Yutaro Mori, Naohiro Nomura, Soichiro Iimori, Shotaro Naito, Tomokazu Okado, Tatemitsu Rai, Junichi Hoshino, Yoshifumi Ubara, Shinichi Uchida, Eisei Sohara
  • Organizer: ISN Frontiers Meetings 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高カリウムはカリシニューリンを活性化しNa-Cl共輸送体(NCC)を脱リン酸化して尿中カリウム排泄を促進する. (2017)
  • Author(s): 正田若菜, 野村尚弘, 安藤史顕, 森雄太郎, 森崇寧, 蘇原映誠, 頼建光, 内田信一.
  • Organizer: 第27回バゾプレシン研究会.
• [Presentation] 多発性嚢胞腎におけるゲノム情報と環境因子のクロストーク. (2017)
  • Author(s): 蘇原 映誠.
  • Organizer: 第27回バゾプレシン研究会
  • Invited
• [Presentation] WNK-SPAKシグナル系阻害薬の開発とその可能性. (2017)
  • Author(s): 蘇原 映誠.
  • Organizer: 臨床高血圧フォーラム
  • Invited
• [Presentation] CIC-Kチャネルはカリウム摂取不足時のNCC活性化と血圧上昇に重要である (2017)
  • Author(s): 野村 尚弘, 正田 若菜, 高橋 大栄, 銭谷 慕子, 蘇原 映誠, 頼 建光, 内田 信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] WNK4は脂肪細胞分化の制御因子である (2017)
  • Author(s): 高橋大栄, 森崇寧, 蘇原映誠. 田中都, 千賀宗子, 井上佑一, 野村尚弘, 銭谷慕子, 越智広樹, 竹田秀, 菅波孝祥, 頼建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] ループ利尿薬はマウス骨格筋細胞分化および運動による筋肥大効果を抑制する (2017)
  • Author(s): 萬代新太郎, 古川晋, 小高愛未, 畑裕, 森崇寧, 野村尚弘, 蘇原映誠, 頼建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 塩は近位尿細管細胞においてJAK/STAT系を介してIFNgamma関連ケモカインを抑制する (2017)
  • Author(s): 新井洋平, 蘇原映誠, 高橋大栄, 浅野謙一, 田中正人, 小田真由美、洪繁、洪実, 萬代新太郎, 野村尚弘, 頼建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 次世代シークエンサーを用いた遺伝性腎疾患の解析 (2017)
  • Author(s): 蘇原映誠, 森崇寧, 内田信一.
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 変異CUL3によるPHAIIの発症にはKLHL3の発現低下が関与する (2017)
  • Author(s): 吉田紗矢香, 蘇原映誠, 荒木雄也, 笠木祐里, 佐々木絵美, 須佐紘一郎, 森崇寧, 井上佑一, 磯部清志, 頼建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 次世代シークエンサーにおける嚢胞性腎疾患遺伝子診断パネルの構築 (2017)
  • Author(s): 藤丸拓也, 蘇原映誠, 森崇寧, 萬代新太郎, 千賀宗子, 菊池寛昭, 安藤史顕, 森雄太郎, 野村尚弘, 内藤省太郎, 岡戸丈和, _建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 保存期慢性腎臓病患者におけるサルコペニアの危険因子の検討 (2017)
  • Author(s): 石川聖子, 内藤省太郎, 銭谷慕子, 高橋大栄, 佐藤英彦, 飯盛聡一郎, 野村尚弘, 蘇原映誠, 神田英一郎, 岡戸丈和, 頼建光, 内田信一.
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] KLHL2は腎臓でWNK4蛋白の分解を行う (2017)
  • Author(s): 笠木祐里,蘇原映誠,相田知海,高橋大栄,西田秀範,野村尚弘,銭谷慕子,森崇寧,佐々木絵美,安藤史顕,頼建光,内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] TTPでの血漿交換治療の施行回数と在院死亡についての検討 (2017)
  • Author(s): 佐藤英彦, 飯盛聡一郎, 銭谷慕子, 高橋大栄, 野村尚弘, 内藤省太郎, 蘇原映誠, 岡戸丈和, 内田信一, 伏見清秀, 頼建光
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] WNK1はマクロファージにおけるLPS誘導性サイトカイン産生を抑制する (2017)
  • Author(s): 新井洋平, 蘇原映誠, 浅野謙一, 田中正人, 頼建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] 新規腎線維化改善薬としてのbortezomibの検討 (2017)
  • Author(s): 銭谷慕子, 森崇寧, 油井直史, 野村尚弘, 千賀宗子, 高橋大栄, 蘇原映誠, 頼建光, 内田信一
  • Organizer: 第60回日本腎臓学会学術総会
• [Presentation] WNK kinase signalling to cation chloride transporters (2017)
  • Author(s): Sohara Eisei
  • Organizer: Symposium, INTERNATIONAL UNION OF PHYSIOLOGICAL SCIENCE, 38th World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pseudohypoaldosteronism (2017)
  • Author(s): Sohara Eisei
  • Organizer: 10th International Meeting of Pediatric Endocrinology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] WNK シグナルを介した新しい塩分感受性調節機構の解明 (2017)
  • Author(s): 蘇原 映誠.
  • Organizer: 第40回日本高血圧学会総会
  • Invited
• [Presentation] 遺伝性高血圧疾患からPrecision Medicineを考える (2017)
  • Author(s): 蘇原 映誠.
  • Organizer: 第40回日本高血圧学会総会
  • Invited
• [Presentation] Association between Body Mass Index and In-hospital Mortality in Emergently Hospitalized Dialysis-Independent CKD Patients; A Nationwide Retrospective Cohort Study in Japan (2017)
  • Author(s): Hiroaki Kikuchi, Eiichiro Kanda, Fumiaki Ando, Hidehiko Sato, Kiyoshi Isobe, Takayasu Mori, Soichiro Iimori, Naohiro Nomura, Shotaro Naito, Eisei Sohara, Tomokazu Okado, Shinichi Uchida, Kiyohide Fushimi and Tatemitsu Rai
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of ClC-K and Barttin in Low-Potassium induced Sodium-Chloride Cotransporter Activation and Hypertension in Mouse Kidney (2017)
  • Author(s): Naohiro Nomura, Wakana Shoda, Yuanlong Wang, Daiei Takahashi, Moko Zeniya, Eisei Sohara, Tatemitsu Rai, Shinichi Uchida
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Genomic background of adult polycystic kidney disease patients without a family history (2017)
  • Author(s): Takuya Fujimaru, Takayasu Mori, Akinari Sekine, Shintaro Mandai, Motoko Chiga, Hiroaki Kikuchi , Fumiaki Ando, Yutaro Mori, Naohiro Nomura, Shotaro Naito, Tomokazu Okado, Tatemitsu Rai, Junichi Hoshino, Yoshifumi Ubara, Shinichi Uchida, Eisei Sohara
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A High Salt Diet Suppressed CXCL9 and CXCL10 in Proximal Tubules through the IFNγ-JAK1-STAT1 Signaling Pathway (2017)
  • Author(s): Yohei Arai, Shinichi Uchida et al.
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Decreased protein expression of KLHL3 is involved in the pathogenesis of PHAII caused by CUL3 mutation in vivo. (2017)
  • Author(s): Sayaka Yoshida, Yuya Araki, Takayasu Mori, Emi Sasaki, Yuri Kasagi, Kiyoshi Isobe, Koichiro Susa, Yuichi Inoue, Tatemitsu Rai, Shinichi Uchida，Eisei Sohara.
  • Organizer: The 51th Annual Meeting of American Society of Nephrology.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Generation and Analysis of KLHL2 Knockout Mice (2017)
  • Author(s): Yuri Kasagi, Daiei Takahashi, Tomomi Aida, Hidenori Nishida, Naohiro Nomura, Moko Zeniya, Takayasu Mori, Emi Sasaki, Fumiaki Ando, Tatemitsu Rai, Shinichi Uchida, Eisei Sohara
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] WNK4 Deletion Inhibits Adipogenesis In Vitro and In Vivo (2017)
  • Author(s): Daiei Takahashi, Shinichi Uchida
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the American Society of Nephrology
  • Int'l Joint Research