The Na+/H+ exchanger as a proton regulatory system : its molecular structure and transport mechanism

Na /H交换剂作为质子调节系统：其分子结构和传输机制

• 批准号: 14580664
• 负责人: WAKABAYASHI Shigeo
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: National Cardiovascular Center Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14580664/
• 关键词: Na^+; H^+ antiporter; Intracellular pH; Protein Crystal structure; Bioengineering; Biophysics; Nano-machine; Bio-molecule; Protein; Na+; H+アンチポータ

The Na^+/H^+ exchanger (NHEs, SLC9 family) are electroneutral transporters that catalyze the exchange of Na^+ and H^+ in plasma membranes or other intracellular organellar membranes in various animal species. We discovered that calcineurin B homologous protein (CHP, its ubiquitous isoform CHP1) functions as an essential cofactor to support the physiological activity by interacting with the juxtamembrane domain of the plasma membrane-type exchanger isoforms NHE1-5. Furthermore, another isoform CHP2 becomes expressed when cells are malignantly transformed and plays a role in maintaining high intracellular pH in cancer cells. We also analyzed the role of Ca^<2+>-binding sites of CHP and concluded that two Ca^<2+> ions remain to be bound to EF-hand binding sites of CHP when interacts with NHE1 in cell membranes and play an important role in maintaining the physiological function of NHE1.In addition to H^+-transport site, H^+-regulatory site have been recognized to be important for pH regulation by NHE1. We discovered such additional H^+-binding sites in NHE1 by measuring the reverse mode reaction of NHE1 (^<22>Na^+ efflux from the cells). We also identified critical amino acid residues (Arg440, Gly455, Gly456) in NHE1 important for regulation of pH-sensor.

Na^+/H^+交换器（NHE，SLC 9家族）是一种电中性转运蛋白，能催化Na^+和H^+在多种动物细胞质膜或其他细胞器膜上的交换。我们发现，钙调磷酸酶B同源蛋白（CHP，其普遍存在的异构体CHP 1）的功能作为一个重要的辅因子，以支持通过与质膜型交换器异构体NHE 1 -5的质膜结构域的生理活性。此外，另一种亚型CHP 2在细胞恶性转化时表达，并在维持癌细胞的高细胞内pH中起作用。我们还分析了CHP的Ca^<2+>结合位点的作用，发现在与NHE 1相互作用时，有两个Ca^<2+>离子仍然结合在CHP的EF-手结合位点上，对维持NHE 1的生理功能起着重要作用。除了H^+转运位点外，H^+调节位点也被认为是NHE 1调节pH的重要位点。我们通过测量NHE 1的反向反应模式（^ Na^+从细胞中流出），发现了NHE 1中额外的H^+结合位点<22>。我们还鉴定了NHE 1中对pH传感器调节重要的关键氨基酸残基（Arg 440，Gly 455，Gly 456）。

项目成果

若林繁夫ほか: "Na^+/H^+交換輸送体の構造と機能-活性に必須な因子としてのCHP"心臓. 34. 333-340 (2002)

Shigeo Wakabayashi 等人：“Na^+/H^+ 交换转运蛋白的结构和功能 - CHP 作为活性的重要因素”Heart. 34. 333-340 (2002)

若林繁夫ほか: "Na^+/H^+交換輸送体:生体プロトン環境を制御するイオントランスポータ"Otology Japan. (印刷中). (2004)

Shigeo Wakabayashi 等人：“Na^+/H^+ 交换转运蛋白：控制生物质子环境的离子转运蛋白”Otology Japan（出版中）。

Pang, T., Wakabayashi, S., Shigekawa, M.: "Expression of Calcineuin B Homologous Protein 2 Protects Serum Deprivaion-Induced Cell Death by Serum-Independent Activation of Na^+/H^+ exchanger."J.Biol.Chem.. 277. 43771-4377 (2002)

Pang, T.、Wakabayashi, S.、Shigekawa, M.：“钙调蛋白 B 同源蛋白 2 的表达通过 Na^ /H^ 交换器的血清独立激活来保护血清剥夺诱导的细胞死亡。”J.Biol.Chem。

Pang, T., et al.: "Role of Calcineurin B Homologous Protein in pH Regulation by the Na^+/H^+ Exchanger 1 : Tightly Bound Ca^<2+> Ions as Important Structural Elements."Biochemistry. 43(12). 3628-3636 (2004)

Pang, T., et al.：“钙调神经磷酸酶 B 同源蛋白在 Na^ /H^ 交换器 1 的 pH 调节中的作用：紧密结合的 Ca^<2> 离子作为重要的结构元素。”生物化学。

Pang, T., et al.: "Expression of Calcineuin B Homologous Protein 2 Protects Serum Deprivalon-Induced Cell Death by Serum-Independent Activation of Na^+/H^+ exchanger."J.Biol.Chem.. 277(46). 43771-43777 (2002)

Pang，T.等人：“钙调蛋白B同源蛋白2的表达通过Na 2 /H 2 交换剂的血清非依赖性激活来保护血清剥夺诱导的细胞死亡。”J.Biol.Chem.. 277(46)。