両生類の水適応戦略におけるアクアポリンの多様性とその分子細胞基盤

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540612
• Research Institution: Shizuoka university
• Principal Investigator: 田中 滋康 静岡大学, 理学部, 教授 (90146233)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 雅一 静岡大学, 理学部, 講師 (60280913)
• Keywords: アクアポリン / 水チャネル / 抗利尿ホルモン / 皮膚 / 膀胱 / カエル / 多様性 / 免疫細胞化学

Research Abstract

成体カエルは口からでなく腹側皮膚から水を吸収し,膀胱で水を貯留および再吸収を行うことで,体内の水バランスを維持している。近年,アクアポリン(AQP)と呼ばれる水チャネルが生体の水恒常性に重要な役割を果たしていることが明らかになった。無尾両生類のアマガエル(Hyla japonica)の腹側皮膚からAQPをコードする3種のcDNA(AQP-h1,AQP-h2,AQP-h3)をクローニングし,AQP-h2およびAQP-h3は抗利尿ホルモン(ADH)調節性のAQPであることを示した。AQP-h2タンパク質のPKAリン酸化部位に対する抗ペプチド抗体を作製した。in vitroで腹側皮膚および膀胱にADHを作用させた後,抗リン酸化AQP-h2抗体および抗AQP-h2抗体でウェスタンブロット解析を行った。ADH処理は無処理と比べ,リン酸化AQP-h2量は有意に増加したが,全AQP-h2量は有意な変化を示さなかった。このことは,AQP-h2のリン酸化がADHによる水吸収調節において重要のポイントであることを示唆している。
AQP-h2およびAQP-h3タンパク質は,Gosnerの発生段階ステージ42に初めては発現し,この時期はアルギニンバソトシン受容体の発現と一致していた。AQPの発現は,オタマジャクシの皮膚が陸生に変換する時期に合致する。また,アマガエル(樹上生活)のAQP-h3に対応するAQPは,水棲(アフリカツメガエル),半陸棲(トノサマガエル,アカガエル,ウシガエル),陸棲(ヒキガエル)に存在しているが,AQP-h2はヒキガエルとアマガエルのみに発現していた。このことは,他の生息地より水欠乏になりやすいところに生息しているカエルでは,AQP-h2とAQP-h3に対応する2種類のAQPが働くことで,陸上の水環境に適応した機構をもつと考えられる。

Research Products

• [Publications] Takahiro Hasegawa: "Regulation of water absorption in the frog skins by 2 vasotocin-dependent water-channel aquaporins, AQP-h2 and AQP-h3"Endocrinology. 144. 4087-4096 (2003)
• [Publications] Yuichi Yaoi: "Molecular cloning of otoconin-22 cDNA in the bullfrog endolymphatic sac : effect of calcitonin on the otoconin-22 mRNA levels"Endocrinology. 144. 3287-3296 (2003)
• [Publications] Shigeyasu Tanaka: "Comparative aspects of intercellular proteolytic processing of peptide hormone precursors : studies of proopiomelanocortin processing"Zoological Science. 20. 1183-1198 (2003)
• [Publications] Yuichi Yaoi: "Molecular cloning and expression of prohormone convertases PC1 and PC2 in the pituitary gland of the bullfrog, Rana catesbeiana"Zoological Science. 20. 1139-1151 (2003)
• [Publications] Fumiyo Toyada: "Involvement of arginine vasotocin in reproductive events in the male newt, Cynops pyrrhogaster"Hormone and Behavior. 44. 346-353 (2003)
• [Publications] Yuichi Yaoi: "Expression and localization of prohormone convertase PC1 in the calcitonin-producing cells of the bullfrog ultimobranchial gland"Journal of Histochemistry and Cytochemistry. 51. 1459-1466 (2003)
• [Publications] Reiko Okada: "Development of radioimmunoassay for bullfrog thyroid-stimulating hormone (TSH) : effects of hypothalamic releasing hormones on the release of TSH from the pituitary in vitro Involvement of arginine vasotocin in reproductive events in the male newt Cynops pyrrhogaster"General and Comparative Endocrinology. 135. 42-50 (2004)
• [Publications] Yuichi Yaoi: "Developmental expression of otoconin-22 in the bullfrog endolympatic sac and inner ear"Journal of Histochemistry and Cytochemistry. (in press).
• [Publications] Hidetaka Kato: "Gene expression patterns of proopiomelanocortin-processing enzymes, PC1 and PC2, during postnatal development of rat corticotrophs"Journal of Histochemistry and Cytochemistry. (in press).
• [Publications] Takahiro Hasegawa: "Spatial and temporal expression of the ventral pelvic skin aquaporins during metamorphosis of the tree frog, Hyla japonica"Journal of Membrane Biology. (in press).
• [Publications] Sakae Kikuyama: "Endocrinology of Reproduction. In : Reproductive Biology and Phylogeny of Urodela"(Ed.D.M.Sever), Science Publishers, Inc., Enfield, USA.. 627 (2003)