腎臓におけるバソプレシン/cAMP/PKA依存性シグナル伝達のリンソプロテオーム同定

Phosphoproteomic Identification of Vasopressin/cAMP/PKA-Dependent Signaling in Kidney.

• Karim Salhadar
• Allanah Matthews
• Viswanathan Raghuram
• Kavee Limbutara
• Chin-Rang Yang
• Arnab Datta
• Chung-Lin Chou
• Mark A Knepper

抄録

腎臓での水分排泄は、腎臓の集水管細胞での作用を介して、水チャネルタンパク質であるアクアポリン-2を調節することにより、神経性下葉系ペプチドホルモンであるバソプレシンによって制御されています。バソプレシンのシグナル伝達は、Gタンパク質共役型受容体V2Rとの結合によって開始され、Gsα、アデニルシクラーゼ6、およびcAMP調節型プロテインキナーゼ（PKA）の活性化を介してシグナル伝達を行います。PKA の活性化とアクアポリン-2 の活性化に関連するシグナル伝達イベントは、タンパク質のリン酸化変化をプロテオーム全体で定量できる最新のタンパク質質量分析技術（ホスホプロテオミクス）が登場するまでは、ほとんど知られていませんでした。この短いレビューでは、V2選択的バソプレシンアゴニストおよびアンタゴニストに対する応答、CRISPRによるPKAの欠失に対する応答、組換えPKAを用いたin vitroリン酸化研究の結果、広スペクトルキナーゼ阻害剤H89に対する応答、リチウム誘発性ネフローゼ性糖尿病の基礎となる応答について、収集管細胞におけるリン酸化プロテオミクスの知見を記述している。これらのリン酸化プロテオームデータセットは、バソプレシンシグナルおよび他のGsα共役型受容体からの下流のシグナルをモデル化するためにオンラインで利用できるようになっている。シグニフィカンス・ステートメント.タンパク質質量分析法の新たな開発により、シグナル伝達ネットワークの同定が進展している。質量分析法を用いて、特定の細胞タイプの数千ものリン酸化部位を同定し、定量することが可能になった（ホスホプロテオミクス）。著者らは、Gsα共役型受容体であるバソプレシンV2受容体の下流にあるシグナル伝達機構を同定するためにホスホプロテオミクス技術を使用し、腎臓での水分排泄の調節と調節障害の役割を明らかにした。複数のホスホプロテオームデータセットからのデータがウェブベースのリソースとして提供されている。

Water excretion by the kidney is regulated by the neurohypophyseal peptide hormone vasopressin through actions in renal collecting duct cells to regulate the water channel protein, aquaporin-2. Vasopressin signalling is initiated by binding to a G-protein coupled receptor V2R, which signals through Gsα, adenylyl cyclase 6, and activation of the cAMP-regulated protein kinase (PKA). Signaling events coupling PKA activation and aquaporin-2 were largely unknown until the advent of modern protein mass spectrometry techniques that allow proteome-wide quantification of protein phosphorylation changes (phosphoproteomics). This short review documents phosphoproteomic findings in collecting duct cells describing the response to V2-selective vasopressin agonists and antagonists, the response to CRISPR-mediated deletion of PKA, results from in vitro phosphorylation studies using recombinant PKA, the response to the broad spectrum kinase inhibitor H89, and the responses underlying lithium-induced nephrogenic diabetes insipidus. These phosphoproteomic datasets have been made available online for modelling vasopressin signalling and signalling downstream from other Gsα-coupled receptors. SIGNIFICANCE STATEMENT: New developments in protein mass spectrometry are facilitating progress in identification of signaling networks. Using mass spectrometry, it is now possible to identify and quantify thousands of phosphorylation sites in a given cell type (phosphoproteomics). The authors describe the use of phosphoproteomics technology to identify signaling mechanisms downstream from a Gsα-coupled receptor, the vasopressin V2 receptor, and its role of the regulation and dysregulation of water excretion in the kidney. Data from multiple phosphoproteomic datasets are provided as web-based resources.

The American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics.