カチオン交換輸送系の構造・機能相関の研究

阳离子交换传输系统结构-功能关系的研究

• 批准号: 08268251
• 负责人: 重川 宗一
• 金额: $ 1.6万
• 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 on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08268251/
• 关键词: Na^+; H^+交換輸送系; Ca^<2+>交換輸送系; カチオン交換輸送系

細胞膜Na^+/H^+(NHE)及びNa^+/Ca^<2+>(NCX)交換輸送タンパク分子の構造・機能相関並びに活性制御機序を明らかにする研究を行って以下の結果を得た。(1)普遍型NHE(NHE1)の細胞質ドメインに系統的な欠失変異を導入し、NHE1活性のpH_i依存性に及ぼす効果からこのドメインが少なくとも4つのsubdomainからなることを明らかにした。このうち、subdomain I(aa515-595)は、活性のpH_i依存性を生理的な範囲に維持するのに必須である。興味深いことに、このsubdomainの26個のアミノ酸残基からなるセグメント(aa540-566)を欠損させると細胞内ATP枯渇に伴うNGE1活性阻害(活性のpH_i依存性の酸性側へのシフト)が消失する。(2)NHE3は組織分布及びその機能・性質がNHE1と異なるが、NHE1と同様にカルモデュリン結合タンパク質であることが明らかになった。NHE3のCaM結合部位は細胞質ドメイン内のaa660-690であり、その結合親和性はかなり高い(Kd=〜50nM)。CaM結合部位の近傍にはPKAのリン酸化部位が存在し、このリン酸によってCaM結合が阻害されることが見出された。(3)心筋細胞のNa^+/Ca^<2+>交換輸送体(NCX1)は、エンドセリン-1、PDGFなどの生理活性因子刺激によりCナーゼを介してリン酸化される。部位特異的変異を導入したNCX1を細胞に発現させ、NCX1のリン酸化ペプチドマッピング解析を行うことによりSer^<325>が2つのリン酸化部位の1つであることが明らかになった。(4)NCX1の機能を生理的に解明するための有力なツールとなる選択的なNCX1阻害剤(KB-R7943)の開発を行った。この薬剤は心筋細胞及び血管平滑筋細胞においてNCX1によるCa^<2+>取り込みモードを選択的に阻害する特性を有し、正常心筋細胞のCa^<2+>トランジェント及び静止時の細胞内Ca^<2+>濃度には影響を及ぼさず、心筋障害モデルであるCa^<2+>パラドックス時の過剰なCa^<2+>流入を特異的に阻止した。従って、この薬剤は虚血性心筋障害などの治療薬の有望なcandidateである。

The structure and function of Na^+/H^+ ​​(NHE) and Na^+/Ca^<2+> (NCX) exchange and transport molecules in the cell membrane are related and the activity control mechanism of the study was carried out and the following results were obtained. (1) Introduction of ubiquitous NHE (NHE1) into the cytoplasmic DNA system and pH_i of NHE1 activity Dependencyに和ぼすeffectからこのドメインが小なくとも4つのsubdomainからなることを明らかにした.このうち、subdomain I(aa515-595)は、Activity のpH_i dependence をPhysiological な range 囲にMaintain するのにRequired である.いことに、このsubdomainの26のアミノacid residues からなるセグメント(aa540-566)をThe loss of intracellular ATP and the inhibition of NGE1 activity (the acidic side of the pH_i-dependent activity) are eliminated. (2) The tissue distribution and function and properties of NHE3 are different from NHE1 and NH E1と同様にカルモデュリン combined with タンパクquality であることが明らかになった. The CaM binding site of NHE3 is aaa660-690 in the cytoplasm, and the binding affinity is high (Kd=~50nM). The CaM binding site is close to the acidification site of PKA, and the acidification site of the CaM is blocked. (3) Cardiac cells' Na^+/Ca^<2+> exchange transporter (NCX1), エンドセリン-1, PDGF などのphysiologically active factor stimulating によりC ナーゼを搗てリンacidification される. Site-specific heterogeneity is introduced into NCX1 cells, and NCX1 is acidified. Analysis of を行うことによりSer^<325>が2つのリンacidification siteの1つであることが明らかになった. (4) The NCX1 inhibitory agent (KB-R7943) selected for the physiological and functional explanation of NCX1 is a powerful one.この薬剤はcardiac muscle cells and びvascular smooth tendon cells においてNCX1 によるCa^<2+>Get り込みモードをSelect 択's blocking properties and the normal cardiac cells' Ca^<2+>トランジェThe concentration of Ca^<2+> in the cells at rest does not affect the heart rate and cardiac muscle disorders.あるCa^<2+>パラドックス时のpass剰なCa^<2+>The inflow is a special にblocking した.従って、この薬剤は Asthenia and myocardial disordersなどのtreatment薬の有愿なcandidateである.

项目成果

Ikeda,T.et al.: "Identification of cytoplasmic subdomains that control PH-sensing of the Na^+/H^+ exchanger PH-maintenance,ATP-sensitive,and flexible loop domains." J.Biochem.(in press).

Ikeda,T.et al.：“确定控制 Na^ /H^ 交换器 PH 维持、ATP 敏感和柔性环域 PH 感应的细胞质子域。”

Iwamoto,T.et al.: "Phosphorylation-dependent Regulation of Cardiac Na^+/Ca^<2+> Exchanger via Protein Kinase C." J.Biol.Chem.271. 13609-13615 (1996)

Iwamoto,T.et al.：“通过蛋白激酶 C 对心脏 Na^ /Ca^2 > 交换器进行磷酸化依赖性调节。”

Maeda,A.et.al.: "Generation of cell transfectants expressing cardiac calcium ion channel and calcium indicator protein aequorin." Anal.Biochem.242. 31-39 (1996)

Maeda,A.et.al.：“表达心脏钙离子通道和钙指示蛋白水母发光蛋白的细胞转染子的产生。”

Wakabayashi,S.et al.: "Molecular Physiology of the Vertebrate Na^+/H^+ exchanger." Physiol.Rev.(in press).

Wakabayashi,S.et al.：“脊椎动物 Na^ /H^ 交换器的分子生理学。”

Shigekawa,M.et al.: "Phosphorylation and Modulation of the Na^+/Ca^<2+> Exchanger in Vascular Smooth Muscle Cells." Ann.N.Y.Acad.Sci.779. 249-257 (1996)

Shigekawa,M.et al.：“血管平滑肌细胞中 Na^ /Ca^2 交换剂的磷酸化和调节”。