一回の膜貫通領域をもつアミノ酸輸送担体の分子構造および機能解析

点击翻译按钮获取中文摘要

シスチン尿症は、二塩基性アミノ酸輸送システムの先天的な欠損による疾患である。最近、塩基性アミノ酸輸送担体遺伝子(rBAT)の異常がシスチン尿症の原因であることが報告された。しかし、rBAT遺伝子より推定される蛋白は、膜貫通領域が1回という特殊な構造をもち、新しいタイプの輸送担体と考えられる。本研究では、このような膜貫通1回の蛋白がどのようにしてアミノ酸輸送担体として機能するのかを調べる目的で、各種欠損rBATを作成し機能解析を行った。さらに、日本人シスチン尿症患者におけるrBAT遺伝子解析を行い変異部位を同定し、機能的に重要なアミノ酸を調べた。ヒトrBATはC-末端に他の蛋白と二量体を形成するロイシンジッパーモチーフを有している。そこで各種C-末端欠損rBAT cRNAを作成し、卵母細胞に注入し機能発現を調べた。その結果、C-末端欠損(Δ511-685)rBATはwild typeの注入時に見られる中性および塩基性アミノ酸輸送システムb^<0,+>に対応する輸送特性を示さず、Naイオン存在下にのみ中性アミノ酸により阻害されるy^+システムの促進が観察された。y^+輸送システムをコードする遺伝子(CAT-1,2)は、すでにクローニングされており14回の膜貫領域をもつことが知られているが、CAT-1,2とC-末端欠損(Δ511-685)rBATの間にホモロジーは見られない。以上の結果は、C-末端欠損(Δ511-685)rBATはwild type rBATがコードする輸送システムではなく、他の輸送システムを促進することのできる、活性調節蛋白として機能できることが明らかとなった。つまり、C-末端に存在するロイオシンジッパーモチーフを除くことで、活性調節蛋白としての特異性が変化するものと考えられる。また、電気生理学特性を検討した結果、rBATをアフリカツメガエル卵母細胞で発現させ機能解析を行うと、ナトリウム非依存性に中性および塩基性アミノ酸の取り込み活性が促進させる。ところがこれらの輸送は起電正であり、静止膜電位付近で測定すると、細胞外に中性アミノ酸が存在すると外向き電流が、塩基性アミノ酸が細胞外に存在すると内向き電流が流れ、直線的な電流-電圧関係が見られ、rBATは中性アミノ酸と塩基性アミノ酸を1:1に交換輸送するイオンチャネルの様な輸送システムを活性化していた。一方、C-末端欠損(Δ511-685)rBATでは塩基性アミノ酸のみに内向き電流が流れる特性より、y^+輸送システムが促進されていることが明らかになった。