複数の塩基性アミノ酸残基がホスファチジン酸を介したイネカリウムチャネルOsAKT2の阻害に寄与している

Multiple basic amino acid residues contribute to phosphatidic acid-mediated inhibition of rice potassium channel OsAKT2.

• Like Shen
• Lele Yang
• Wenhua Zhang

抄録

アニオン性リン脂質ホスファチジン酸（PA）は、発生、細胞骨格ダイナミクス、小胞輸送、ストレス応答など、多くの細胞プロセスに関与する重要なセカンドメッセンジャーとして振る舞う。最近、PAがイネのシェーカーKチャネルOsAKT2と直接結合し、そのチャネル活性を阻害することが報告されました。ANKドメインの2つの隣接するアルギニン残基（R644とR645）が、PA媒介によるOsAKT2の阻害に必須のPA結合部位であることが確認された。しかし、OsAKT2にはまだ未同定のPA結合部位が存在する可能性があります。ここでは、PA バイオセンサー（PAleon）を用いて、OsAKT2 を発現させた卵母細胞の漿膜における PA レベルが、外因性 PA 処理によって有意に上昇することを発見した。以前に報告されたように、外因性PAはOsAKT2K電流を著しく阻害した。S4電圧センサーの2つの隣接する塩基性残基（R190およびK191）をグリシンで置換すると、OsAKT2の時間依存性K電流が完全に廃止されたが、このバリアントはPA処理に鈍感であった。さらに、細胞質ドメインに隣接する他の2つのアルギニン(R755とR756)もPA結合部位として同定したが、これもまた、PAによるOsAKT2の阻害に必須であった。これらの結果は、PA-Kチャネルの相互作用機構をより包括的に理解するためのものである。今回の結果と先行研究を組み合わせることで、OsAKT2の異なるドメインに存在する複数の塩基性残基（R190/K191、R644/R645、R755/R756）がOsAKT2のPA介在性制御に寄与していることが示唆された。

Anionic phospholipid phosphatidic acid (PA) behaves as an important second messenger involved in many cellular processes, such as development, cytoskeletal dynamics, vesicle trafficking, and stress response. Recently, it was reported that PA can directly bind with the rice Shaker K channel OsAKT2 to inhibit its channel activity. Two adjacent arginine residues (R644 and R645) in ANK domain were identified as a PA-binding site essential to the PA-mediated inhibition of OsAKT2. However, there may be still other PA-binding sites unidentified in OsAKT2. Here, using a PA biosensor (PAleon), we found that the exogenous PA treatment significantly increased the PA level at the plasma membrane of oocytes which were used to express OsAKT2 for electrophysiological assays. As reported previously, exogenous PA markedly inhibited OsAKT2 K currents. Replacement of two adjacent basic residues (R190 and K191) in the S4 voltage sensor by glycine completely abolished the time-dependent K currents of OsAKT2, but this variant was insensitive to PA treatment. In addition, we also identified other two adjacent arginines (R755 and R756) located in the cytosolic domain as a PA-binding site, which were also essential to the PA-mediated inhibition of OsAKT2. These results provide a more comprehensive understanding of the PA-K channel interaction mechanism. Combining the findings here with the previous study, we propose that multiple basic residues (R190/K191, R644/R645, and R755/R756) in different domains of OsAKT2 contribute to PA-mediated regulation of OsAKT2.