<< Вернуться к списку статей журнала

Том 5 №3 2003 год - Нефрология и диализ

Влияние никеля и рН на водную проницаемость аквапоринов 3 и 4 человека

Бондарь А.А. Зеленина М.Н. Илларионова Н.Б. Зеленин С.М. Аперия А.

Аннотация: Координированные изменения водной проницаемости апикальной и базолатеральной мембран за счет оперативной регуляции аквапоринов 2, 3 и 4 обеспечивают гибкую и эффективную систему водного транспорта в главных клетках собирательных трубок почки. AQP2 экспрессируется преимущественно в апикальной, а AQP3 и AQP4 только в базолатеральной мембране. Известно, что ртуть ингибирует большинство водных каналов млекопитающих, кроме AQP4, посредством связывания ионов металла с остатками цистеина. Золото и серебро ингибируют водный канал, локализованный в эритроцитах человека, предположительно AQP1, но молекулярные основы такого ингибирования пока не выявлены. Мы исследовали влияние Ni2+ на водную проницаемость AQP3 и 4 человека. Поскольку есть данные, что AQP3, экспрессированный в ооцитах лягушки, является pH чувствительным, мы исследовали влияние закисления внеклеточной среды на водную проницаемость данных каналов. С помощью экспрессии слитых с GFP водных каналов AQP3 и 4 человека в клетках легких, где, как и в почке, они экспрессируются, мы показали, что Ni2+ и pH регулируют водную проницаемость AQP3 человека, но не оказывают никакого влияния на AQP4. Рекомбинантными ДНК кратковременно трансфецировали клетки линии BEAS-2b и при помощи конфокальной микроскопии измеряли водную проницаемость (Pf) как клеток, экспрессирующих AQP3 человека, так и контрольных соседних нетрансфецированных клеток, как описано нами ранее (Zelenina et al., AJP 2002). Инкубация с NiCl2 быстро и дозозависимо снижала проницаемость клеток, экспрессирующих AQP3. Эффект был обратимым, и при отмывке водная проницаемость клеток восстанавливалась. Закисление внеклеточной среды также вызывало быстрое, дозозависимое и обратимое ингибирование AQP3. Он был практически не проницаем для молекул воды при рН = 5,5 и показывал максимальные значения Pf при рН = 7,7. Чувствительность AQP3 к Ni2+ была ниже при щелочных значениях рН по сравнению с нейтральными и кислыми pH. Гистидин, имеющий значение pKa около 6,5, представляет собой наиболее вероятную молекулярную мишень для регуляции активности белков при изменениях pH среды и является одновременно предпочтительным сайтом связывания Ni2+. Путем серии мутаций гистидинов, расположенных во внеклеточных петлях AQP3 человека, и других а. к. остатков, способных взаимодействовать с His, мы идентифицировали Trp128, Ser152 и His241, которые оказались ответственными за эффект блокирования AQP3 человека соединениями никеля. Ser152 был идентифицирован нами в качестве общего сайта, отвечающего за чувствительность канала как к никелю, так и к изменениям рН. Локализованные также во внеклеточных петлях белка AQP3 остатки His53, Tyr124 и His154 оказались вовлечены в регуляцию проницаемости AQP3 при изменении pH внеклеточной жидкости. Кроме того, выяснилось, что ароматическое кольцо His154 имеет важное значение для обеспечения водной проницаемости канала AQP3 как таковой. Молекулярные сайты, ответственные за чувствительность аквапоринов к тяжелым металлам и pH, могут быть использованы для будущих разработок терапевтических агентов для лечения патологических состояний организма человека, вызванных влиянием этих факторов. Избирательное ингибирование AQP3 никелем, AQP2 ртутью и нечувствительность AQP4 к ионам данных металлов может быть использовано как инструмент для детального изучения роли и механизмов регуляции этих водных каналов, экспрессирующихся в главных клетках собирательных трубок почки.

Для цитирования: Бондарь А.А., Зеленина М.Н., Илларионова Н.Б., Зеленин С.М., Аперия А. Влияние никеля и рН на водную проницаемость аквапоринов 3 и 4 человека. Нефрология и диализ. 2003. 5(3):226. doi: