胃・腸機能分子の分子機能連関と細胞内極性移動

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12144205
• 研究機関: 富山医科薬科大学
• 研究代表者: 竹口 紀晃 富山医科薬科大学, 副学長 (00019126)
• 研究分担者: 酒井 秀紀 富山医科薬科大学, 薬学部, 助教授 (60242509)
• キーワード: 胃プロトンポンプ / 安定発現細胞 / フリッパーゼ / プロテアソーム / プロトンポンプ阻害剤 / Cl^-チャネル / 大腸がん / Na^+,K^+-ATPase

研究概要

胃、腸のイオン輸送タンパク質の分子機能連関と極性移動について研究を行い、以下のような数々の興味深い成果を得た。
1.胃プロトンポンプαおよびβサブユニットを、極性細胞(LLC-PK1細胞)に安定発現させることに成功した。この細胞を使い、胃プロトンポンプはフッリッパーゼとして機能することを発見した。
2.SV40大型T抗原遺伝子導入トランスジェニックマウスより、胃上皮細胞株の樹立を行い、胃プロトンポンプ遺伝子を発現する細胞の構築に成功した。
3.胃プロトンポンプβサブユニットと会合していないαサブユニットは、ユビキチン-プロテアソーム系により速やかに分解されることを見出した。この機構は分泌膜へのα-β会合ポンプの極性発現を制御するために重要であると考えられた。
4.胃プロトンポンプに対する可逆的阻害剤(SCH28080)がドッキングするキャビティーについて、プロトンポンプ発現細胞での生化学的実験と三次元モデルによる分子動力学的検討により実証した。SCH28080の結合には、プロトンポンプ801番目のチロシン残基、およびE2フォームの構造が重要であることがわかった。
5.胃酸分泌細胞の基底側膜に存在するsub-pS Clチャネルは、IL-1βにより抑制されることを見出し、この抑制機構にRhoの活性化とスーパーオキシドアニオン産生が介在していることを明らかにした。
6.大腸クリプト細胞基底膜のCl-チャネルは、褐藻アカモクの抽出エキスにより、ロイコトリエン産生を介して抑制されることを明らかにした。
7.ヒト大腸がん細胞では、正常細胞に比べて、Na^+,K^+-ATPase α1サブユニットの発現が減少するが、その補償としてα3サブユニットの発現が増大していることを発見した。この機構は、大腸がん細胞の極性(高分化腺がん)を維持するために重要であると考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Tabuchi Y, Arai Y, Shioya H, Kuribayashi R, Ishibashi K, Sugiyama N, Obinata M, Takeguchi N, Asano S: "New gastric epithelial cell lines from mice transgenic for temperature-sensitive simian virus 40 large T-antigen show distinct types of cell differentiation."Digestion. 67・1-2. 71-81 (2003)
• [文献書誌] Kimura T, Ishizuka H, Yoshida A, Morii M, Takeguchi N, Asano S: "Quality and quantity control of gastric proton pump in the endoplasmic reticulum by ubiquitin/proteasome system."Biochemistry. 42・17. 4771-4779 (2003)
• [文献書誌] Sakai H, Ohira Y, Tanaka A, Suzuki T, Ikari A, Morii M, Takeguchi N: "Inhibition of small-conductance Cl-channels by the interleukin-1β-stimulated production of superoxide in rabbit gastric parietal cells."Journal of Physiology. 551・1. 207-217 (2003)
• [文献書誌] Asano S, Yoshida A, Yashiro H, Kobayashi Y, Morisato A, Ogawa H, Takeguchi N, Morii M: "The cavity structure for docking the K^+competitive inhibitors in the gastric proton pump."Journal of Biological Chemistry. In press. (2004)
• [文献書誌] Sakai H, Uchiumi T, Lee J-B, Ohira Y, Okura J, Suzuki T, Hayashi T, Takeguchi N: "Leukotrienes-mediated effects of water extracts from Sargassum horneri, a marine brown alga, on Cl- absorption in isolated rat colon."Japanese Journal of Physiology. In press. (2004)
• [文献書誌] Sakai H, Suzuki T, Maeda M, Takahashi Y, Horikawa N, Minamimura T, Tsukada K, Takeguchi N: "Up-regulation of Na^+,K^+-ATPase α3-isoform and down-regulation of the α1-isoform in human colorectal cancer."FEBS Letters. In press. (2004)