Klotho蛋白によるNa, K-ATPaseのリサイクリング調節機構の研究

Klotho蛋白调控Na、K-ATP酶循环机制的研究

• 批准号: 18050014
• 负责人: 鍋島 陽一
• 金额: $ 3.84万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18050014/
• 关键词: Klotho; Na+, K+ATPase; カルシウム; ホメオスタシス; 老化; PTH; ビタミンD; FGF23; リサイクリング; 膜蛋白質; トラフィッキング

免疫沈降と質量分析によってα-klothoの結合蛋白の一つとしてNa+,K+ATPaseを見いだした。この結合は腎臓、上皮小体、脈絡膜において確認された。α-Klotho・Na+,K+ATPase複合体はER,Golgi体で観察され、Endosome分画に蓄積していた。細胞外カルシウム濃度の低下に素早く応答してNa+,K+ATPaseの細胞表面へのリクルートが誘導され、Na+,K+ATPaseの機能が亢進する。しかし、α-klothoノックアウトマウスではこのような応答は観察されず、この応答はα-Klothoに依存していた。また、Na+,K+ATPaseの細胞表面へのリクルートとα-Klotho蛋白の分泌が同時に起こり、相関していた。これらの事実は、Na^+,K^+-ATPaseの細胞表面への移動はConventional pathwayとa-Klotho dependent pathwayの2つのシステムからなっており、細胞外のカルシウム濃度が低下するとその低下を細胞表面に存在するセンサー分子が感知し、そのシグナルがα-Klotho・Na+,K+ATPase複合体,あるいは複合体を持つ分泌顆粒に伝わり、α-Klotho蛋白の膜貫通ドメイン近傍での切断、Na+,K+ATPaseとの解離がおこり、Na+,K+ATPaseの細胞表面への移動とα-Klothoの分泌がおこることを強く示唆している。α-klotho遺伝子は腎遠位尿細管においてカルシウム再吸収制御を担う細胞(TRPV5,CalD28K,NCX-1発現細胞)で発現しており、細胞外カルシウム濃度の低下に伴い大量のα-Klotho蛋白が速やかに分泌することから、血清カルシウム濃度の低下に伴い、細胞表面のNa+,K+ATPase量が瞬時に増大し、作り出されたNa+の濃度勾配の変化に依存して腎遠位尿細管におけるカルシウムの再吸収が増加することが示唆された。同様の機構は脈絡膜でも血液から脳脊髄液へのカルシウムの輸送においても機能している。また、細胞外カルシウム濃度の低下によって引き起こされるPTHの分泌もNa+,K+ATPaseの細胞表面へのリクルートによって制御されていることが明らかとなった。更に、α-klotho遺伝子変異患者の解析から、マウスのみならずヒトに於いてもα-Klothoはカルシウム代謝、リン代謝の制御因子であることを証明した。

Immunoprecipitation mass analysis of α-klotho binding proteins is performed on Na+,K+ATPase. The combination of kidney, epithelial body and choroid was confirmed.α-Klotho·Na+,K+ATPase complex was detected in ER,Golgi and Endosome. The decrease of extracellular concentration of Na+,K+ATPase induced early and increased Na+, K + ATPase function.しかし、α-klothoノックアウトマウスではこのような応答は観察されず、この応答はα-Klothoに依存していた。The secretion of α-Klotho protein from Na+,K+ATPase on cell surface is simultaneous and related. This phenomenon occurs when Na^+,K^+-ATPase moves along the cell surface, along the Conventional pathway and along the a-Klotho dependent pathway, and when extracellular concentrations of α-Klotho·Na +, K +-ATPase decrease, the presence of α-Klotho·Na +, K +-ATPase complexes on the cell surface, and the presence of α-Klotho·Na+,K+-ATPase complexes on the cell surface, and the presence of α-Klotho·Na+,K+-ATPase complexes on the cell surface, are detected. The membrane penetration of α-Klotho protein, the dissociation of Na+,K+ATPase, the movement of Na +,K+ATPase on the cell surface, and the secretion of α-Klotho are strongly expressed.α-klotho gene is responsible for renal distal urinary tubule reuptake control cells (TRPV5,CalD28K,NCX-1 developing cells) were found to have low extracellular concentrations accompanied by rapid secretion of a large amount of α-Klotho protein, low serum concentrations accompanied by transient increases in Na+,K+ATPase levels on the cell surface. The results showed that the concentration of Na+ was dependent on the increase of reuptake in renal tubule. The same mechanism is responsible for the transport of blood and spinal fluid through the choroid. The decrease of PTH concentration in extracellular cells leads to the secretion of PTH by Na+,K+ATPase on the cell surface. In addition, the analysis of α-klotho gene in different patients shows that α-klotho gene plays a role in the regulation of α-Klotho metabolism.

项目成果

α-Klotho: a regulator that integrate calcium homeostasis.

α-Klotho：一种整合钙稳态的调节剂。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Am. J. Nephrology 28(3)
• 作者: Nabeshima Y.;Imura H.
• 通讯作者: Imura H.

α-Klotho as a regulator of Ca homeostasis.

α-Klotho 作为 Ca 稳态调节剂。

• 发表时间: 2007
• 期刊: Science (in press)
• 作者: Imura A.;Tsuji Y.;Murata M.;Maeda R.;Kubota K.;Iwano A.
• 通讯作者: Iwano A.

Impaired regulation of gonadotropin-releasing hormone leads to the atrophy of the female reproductive system

促性腺激素释放激素调节受损导致女性生殖系统萎缩

• 发表时间: 2006
• 期刊: Endocrinology 147(1)
• 作者: Toyama R.;Nabeshima Y.;Tsuji Y.;Fujimori T.;Nabeshima Y.
• 通讯作者: Nabeshima Y.

A translocation causing increased alpha-klotho level results in hypophosphatemic rickets and hyperparathyroidism.

导致α-klotho水平升高的易位导致低磷血症性佝偻病和甲状旁腺功能亢进症。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105
• 作者: Brownstein CA;Adler F;Nelson-Williams C;Iijima J;Li P;Imura A;Nabeshima Y;Reyes-Mugica M;Carpenter TO;Lifton RP.
• 通讯作者: Lifton RP.

Morphological mechanism of the development of pulmonary emphysema in klotho mice

• DOI: 10.1073/pnas.0607882104
• 发表时间: 2007-02-13
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Sato, Atsuyasu;Hirai, Toyohiro;Mishima, Michiaki
• 通讯作者: Mishima, Michiaki