Na^+/H^+交換輸送蛋白質NhaAのpHセンサー機構の解明

• 研究課題/領域番号: 13780503
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井上 弘樹 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10294448)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2002年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2001年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: Na^+ / H^+交換輸送蛋白質 / NhaA / Nha1 / NHE / CHP2 / イオン輸送 / 分子生物学 / pH依存性 / ナトリウムイオン / 水素イオン / 大腸菌 / H.pylori

研究概要

細菌から高等動植物まで生物に広く存在するNa+/H+交換輸送蛋白質は細胞膜内外のNa+とH+を交換輸送することにより細胞内pHやNa+濃度を調節し,その結果,細菌および植物の高塩環境適応や高等動物の細胞増殖,細胞体積の調節などに関わる極めて重要な因子である。これらの現象にはNa+/H+交換輸送蛋白質の厳密な制御が不可欠であるが,その活性制御やイオン輸送の分子機構は未だ十分に解明されていない。本研究では,Na+/H+交換輸送蛋白質の中でも,主に細菌由来のNhaAについてその制御機構を解析した。加えて,酵母由来のNha1,高等動物(ラット)のNHEについても類似の側面から解析を行った。大腸菌NhaAと胃潰瘍の原因菌H.pylori菌NhaAは高い相同性をもつが,そのpHによる活性変化が大きく異なる。両者のキメラ蛋白質を作ることでその原因領域を同定した(J.Biochem.129,569)。さらに,ランダム変異導入により大腸菌NhaA様に活性が変化した変異体を多数分離した。特に,重要な領域についてはCys走査変異法でそのトポロジーを解析した(投稿準備中)。酵母Nha1については,交換輸送をおこなう膜貫通領域に加えて細胞質に突出した細胞質領域が存在するが,分類学上離れた酵母種から多数Nha1をクローン化し,一次配列の比較と欠失変異体の解析により,細胞質領域に機能的に重要な領域があることを見出した(J.Biochem.131,821)。高等動物のNHEについては,同じく細胞質領域に結合し,その輸送活性を制御する因子CHP2を新たに同定した。CHP2は腸管上皮細胞および腎臓近位尿細管上皮細胞で高発現しており,NHEの重要な機能の一つであるNa+の吸収(再吸収)に関与していることが示唆された(Biol.Pharm.Bull.26,148)。

研究成果

• [文献書誌] Inoue H., Nakamura, Y., Nagita, M., Takai, T., Masuda, M., Nakamura, N., Kanazawa, H.: "Calcineurin Homologous Protein Isoform 2 (CHP2), Na+/H+ Exchangers-Binding Protein, Is Expressed in Intestinal Epithelium"Biol.Pharm.Bull.. 26. 148-155 (2003)
• [文献書誌] Kamauchi, S., Mitsui, K., Ujike, S., Haga M., Nakamura, N., Inoue, H., Sakajo, S., Ueda M., Tanaka, A., Kanazawa, H.: "Structurally and functionally conserved domains in the diverse hydrophilic carboxy-terminal halves of various yeast and fungal Na+/H+ antiporters (Nhalp)"J.Biochem.(Tokyo). 131. 821-831 (2002)
• [文献書誌] Matsumoto, M., Miyake, Y., Nagita, M., Inoue, H., Shitakubo, D., Takemoto, K., Ohtsuka, C., Murakami, H., Nakamura, N., Kanazawa, H: "A novel serine/threonine kinase which causes apoprosis interacts with a calcineurin B like protein (CHP / p22) capable of binding with the cytoplasimc region of Na+/H+ exchanger 1"J.Biochem.(Tokyo). 130. 217-225 (2001)
• [文献書誌] Inoue, H., Tsuboi, Y., Kanazawa, H.: "Chimeric Na+/H+ antiporters constructed from NhaA of Helicobacter pylori and Escherichia coli: Implications for domains of NhaA for pH sensing"J.Biochem.(Tokyo). 129. 569-576 (2001)
• [文献書誌] Hayami, K., Noumi, T, Inoue H., Sun-Wada, G, Yoshimizu, T., Kanazawa, H.: "The murine genome contains one functional gene and two pseudogenes coding for the 16 kDa proteolipid subunit of vacuolar H+-ATPase"Gene. 273. 199-206 (2001)
• [文献書誌] Nakamura, N., Miyakae, Y., Matsushita, M., Tanaka, S., Inoue.H., Kanazawa, H.: "KIF1B β2, capable of interacting with CHP, is localized to synaptic vesicles"J.Biochem.(Tokyo). 132. 483-491 (2002)
• [文献書誌] Hiroki Inoue, Yumi Tsuboi, Hiroshi kanazawa: "Chimeric Na^+/H^+ antiporters constructed form NhaA of Helicobacter pylori and Escherichia coli : Implications for domains of NhaA for pH sensing."J. Biochem.. 129. 569-576 (2001)