腎集合尿細管水チャネルの細胞内局在シグナルの構造と機能に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09671154
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 東條 尚子 東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (90227554)
• 研究分担者: 佐々木 成 東京医科歯科大学, 医学部, 助教授 (60170677)
• キーワード: 水チャネル / AQP2 / バゾプレシン / 尿崩症

研究概要

本研究の目的は1)腎集合尿細管水チャネル分子の細胞内局在に関する分子内シグナルの解明、と2)抗利尿ホルモンによるAQP2水チャネルの細胞膜への移送に関する分子内シグナルの解明、の2点であった。集合尿細管水チャネルは、細胞内局在が極めて特異的、分極的であることが特徴であり、当研究では、これら水チャネルのキメラ体を、上皮培養細胞に発現させ、その細胞内局在を調べ、タンパク構造と細胞内局在制御機構との関連を検討した。また、抗利尿ホルモンによるAQP2の細胞膜上へのエクソサイトーシスに、cAMP依存性キナーゼによるチャネルのリン酸化が関与することが明らかとなり、さらに、AQP2リン酸化部位付近の分子構造と、抗利尿ホルモンによるチャネル移送機構との関連を検討した。
AQP2、AQP3水チャネルの分子構造をもとに、遺伝子組換えの手法を用いて、水チャネルの細飽内局在シグナルの構造と機能との関連を検討したところ、選択的水透過性を決定する立体分子機構の解明が進んだ。具体的に膜貫通部を結ぶ5つの親水性ループの内の第3番目と第4番目の2つのループが選択的水透過性の決定部位ではないかと推察された。一方、最近明らかとなった腎性尿崩症を引き起こす4種のAQP2変異体T126M、A147T、Rl87C、S216Pの細胞内局在と機能をLLC-PK1細胞を使って検討したところ、A147Tは細胞膜上への発現過程はWTと同じであるが、機能の低下した水チャンネルであることが示され、T126M、R187CとS216Pは粗面小胞体にとどまっており、細胞膜上への発現の過程の異常があることが示唆された。これらの知見からAl47T付近の構造は細胞内局在への影響を与えない反面、水透過性に影響を与えることが示され、AQP2分子内に、細胞内局在および水透過孔の形成に関与する部位がそれぞれ独立して存在すると考えられた。AQP2リン酸化部位付近の分子構造とチャネルエクソサイトーシスの関連は引き続き検討する必要があると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Fushimi,K. Bai,L,Harumo.F,Sasaki,S.: "Isolation of a gene endocing nodulin-like intrinsic protein of Esherichia coli." Biochemistry Molecular Biology Intarnational. 41. 995-1003 (1997)
• [文献書誌] Fushimi.K,Sasaki.S,Harumo.F.: "Phosphorylation of serine 256 is required for c AMP-dependent regulatory exocytosis of the aquaporin-2 water channel." Journal of Biological Chemistry. 272. 14800-14804 (1997)
• [文献書誌] Yamauchi.K,Fushimi.K,Yamashita.Y,Shinba.I,Sasaki.S,Marumo.F.: "Effects of missense mutations on the function and intracellular localization of rat aquaporin-2 in LLC-PK1 Porchine kidney cells." kidney International. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Kiyohide Fushimi.: "Aquaporin-2 rasopression water channel. In Mem brane proteins-Structure,function and expression cautrol-Naotaka Hamasaki,Katsuyoshi Mihara eds." Kyusyu University Press,Fukuoka,Japan and S.Karger AG,Barsel,switzerland, (1997)