Na^+/H^+アンチポーターの構造・作動機構と制御の生物多様性と統一性

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13142207
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 金澤 浩 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50116448)
• 研究分担者: 中村 徳弘 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90324748) ; 井上 弘樹 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10294448) ; 福山 恵一 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80032283)
• キーワード: Na^+恒常性 / Na^+ / H^+交換輸送担体 / 能動輸送 / 膜蛋白質 / 生物学的統一性 / イオン輸送蛋白 / 機能促進因子 / 分子遺伝学的アプローチ

研究概要

細胞内Na^+とH^+環境制御に中心的役割を果たすNa^+/H^+アンチポーターについて、細菌、酵母、ほ乳類細胞を比較し、その機能と制御の分子レベルでの機構について統一性と多様性を明らかにしようと考え、本年度以下の成果を得た。
(1)細菌において最も重要なアンチポーターNhaAのイオン輸送・pHセンサー機構の解明
ピロリ菌NhaAのイオン輸送および輸送のpH依存の制御に必至な膜内在性部分が、4つの膜貫通ドメイン(TM4,5,10,11)にイオン輸送に必至な残基が集中しイオン透過経路を形成し、アルカリ条件下の活性化調節には第7ループとTM8の残基が関与することを明らかにした。イオン輸送に必至なAsp残基を含むTM4についてすべての残基をCysに置換しNEMの結合能を指標にAsp近傍の膜内のチャネル構造の一部を明らにできた。
(2)酵母の細胞膜アンチポーターNha1のイオン輸送と制御の機構
数種の酵母Nha1のもっとも細胞膜に近接したC1部分16残基は、Nha1の細胞膜局在化に必須な部分とイオン輸送機能に必須な部分で構成されること、またC2部分た結合しイオン輸送を正に制御する新規膜蛋白COS3が存在することを明らかにした。
(3)ほ乳類アンチポーターに結合するCHP蛋白質の機能解析:ほ乳類NHEに結合する新規蛋白CHPがアポトーシス誘導性蛋白キナーゼDRAK2に結合し、その機能を抑制することを見出した。また、CHPのアイソフォームであるCHP2を発見し、腸における高度の発現を見いだし、その生理的役割を予測した。

研究成果

• [文献書誌] Hiroki Inoue, Yutaka Nakamura, Mana Nagita, Tomoyo Takai, Miho Masuda, Norihio Nakamura, Hiroshi Kanazawa: "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] Yumi Tsuboi, Hiroki Inoue, Norihiro Nakamuara, Hiroshi Kanazawa: "Identification of membrane domains of Na^+/H^+ antiporter (NhaA) from Helicobacter pylori required for ion transport and pH sensing"J.Biol.Chem. 278. 21467-21473 (2003)
• [文献書誌] Hiroshi Kuwahara, Junichi Kamei, Norihiro Nakamura, Miho Matsumoto, Hiroki Inoue, Hiroshi Kanazawa: "The apoptosis-inducing protein kinase DRAK2 is inhibited in a calcium-dependent manner by the calcium-binding protein CHP"J.Biochem. 134. 245-250 (2003)
• [文献書誌] Keiji Mitsui, Fumihiro Ochi, Norihiro Nakamura, Yoshihide Doi, Hiroki Inoue, Hiroshi Kanazawa: "A novel membrane protein enhances salinity-resistant cell growth of Saccharomyces cerevisiae by binding to the Na^+/H^+ antiporter"J.Biol.Chem. In press. (2004)
• [文献書誌] Mana Nagita, Hiroki Inoue, Norihiro Nakamura, Hiroshi Kanazawa: "Two nuclear export signals specify the cytoplasmic localization of calcineurin B homologous protein 1"J.Bioichem. In press. (2004)
• [文献書誌] Masafumi Matsushita, Shingo Tanaka, Norihiro Nakamura, Hiroki Inoue, Hiroshi Kanazawa: "A novel kinesin-like protein, KIF1Bb3,is involved in the movement of lysosomes to the cell periphery in non-neuronal cells"Traffic. In press. (2004)