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 following results were obtained from the study of molecular structure, functional correlation and activity control mechanism of Na^+/H^+(NHE) and Na^+/Ca^<2+>(NCX) exchange and transport in cell membranes. (1)In the case of NHE1, there is a significant difference in the introduction of cytoplasmic system, pH_i dependence of NHE1 activity, and the effect of NHE1 activity on the subdomain. Subdomain I(aa515-595) is essential for the physiological maintenance of pH_i dependence of activity. The 26 amino acid residues in the subdomain (aa540-566) were deficient, and the intracellular ATP depletion was accompanied by the disappearance of NGE1 activity inhibition (pH-dependent acid side). (2)NHE3 tissue distribution and function of NHE1, NHE1, NHE 2, NHE 3, NHE 3, NHE 3 The CaM binding site of NHE3 is aa660-690 in the cytoplasm, and its binding affinity is high (Kd=~ 50nM). The CaM binding site is close to PKA and the acid binding site is blocked by CaM. (3)Na^+/Ca^<2+> exchange transporter (NCX1) in cardiac muscle cells is a mediator of Na ^+/Ca^<2+> exchange transporter (NCX1) in response to stimulation by physiologically active factors such as PDGF and PDGF. site-specific variation is introduced into NCX1 cells, and NCX1 cells are acidified<325>. (4) The development of NCX1 inhibitor (KB-R7943), which is selected for its physiological function, is under way. These agents have selective inhibition properties in NCX1 and vascular smooth muscle cells, Ca^&lt;2 +&gt; concentration in normal cardiac muscle cells and intracellular Ca^&lt;2+&gt; concentration at rest, and specific inhibition of Ca ^&lt;2 +&gt; influx in cardiac muscle cells.従って、この薬剤は虚血性心筋障害などの治疗薬の有望な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”。