後葉ホルモン受容体V2aRの分子・機能進化の再現

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下垂体後葉ホルモンは、腎臓に発現する受容体V2aRを介して強力な抗利尿作用を発揮し、乾燥した陸上環境に適応する上で必要不可欠な役割を果たす。V2aRとその祖先型分子であるV2bRはシグナリング特性が異なり、前者はcAMPを、後者はCa2+を用いた情報伝達を行う。この違いは、両者が共役するGタンパク質の種類に起因する。一般的に、V2aR（cAMPタイプ）はGsと、V2bRを含むその他の後葉ホルモン受容体（Ca2+タイプ）はGqと共役するとされる。本研究は、遺伝子工学的手法を駆使してV2bRからV2aRへの進化を分子～個体レベルで再現し、V2aRの成立過程ならびにそれが後葉ホルモン系の機能進化に与えた影響を解明することを目指す。研究の第一段階は、V2aRとV2bRそれぞれのシグナリング特性を決定するアミノ酸配列モチーフを特定することである。当初の予定では、メダカV2aRとV2bRの配列を一部入れ替えたキメラ受容体を作成し、そのGタンパク質選択性について、FRET（Gs）または電気生理学をベースとした手法（Gq）で検証することとしていた。しかし研究の過程で野生型受容体の機能特性を精査する必要が生じたため（下記参照）、そちらを優先した。キメラ受容体に先んじて野生型受容体のGタンパク質選択性を検証したところ、Gsとの共役能についてはV2aRがV2bRに勝り、先行研究と一致する結果が得られた。一方で、V2bRのGq応答性は極めて低いことが示された。比較のためにネッタイツメガエルの受容体も解析に加えたが、同様の結果となった。すなわち、V2bRのCa2+シグナリングは従来考えられていたGqではなく、別のGタンパク質によって引き起こされる可能性が示唆された。なお、in vitro実験におけるGタンパク質選択性の解析は、生理学研究所の共同利用研究制度により実施した。