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ヒトと魚は異なるホルモンに応答する〜ミネラルコルチコイド受容体の分子進化の解明〜

生殖発生生物学系の勝義直教授は、カリフォルニア大学サンディエゴ校のMichael E. Baker博士らとの国際共同研究によって、進化過程におけるミネラルコルチコイド受容体の機能変化を明らかにして、論文発表しました。哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、魚類において体液の浸透圧調節に重要な役割を果たすミネラルコルチコイド受容体ですが、種ごとにどのホルモンに応答(ホルモン応答の種特異性)し、どのリガンドと結びつくか(リガンド特異性)を詳細に解析したところ、ヒトと魚のミネラルコルチコイド受容体がそれぞれ異なるホルモンに応答するという興味深い発見をしました。この成果は北大のプレスリリースでも紹介されていますが、以下、勝先生による解説文です。

 

ミネラルコルチコイド受容体は、ヒトではアルドステロンというステロイドホルモンを受容し、腎臓においてナトリウムの再吸収促進、カリウムの再吸収抑制、リン酸の排泄などを促すことにより、体液の浸透圧調節に深く関わっています。しかし、生物進化の過程でホルモン応答性や生体内機能がどのように変化してきたのかなど、不明な点が多く残されています。

今回の研究では、様々な生物種のミネラルコルチコイド受容体を用いて,ホルモン応答の種特異性、リガンド特異性を調べました。その結果、魚類(ゼブラフィッシュ)のミネラルコルチコイド受容体は哺乳類(ヒト)のミネラルコルチコイド受容体とは異なり、黄体ホルモンであるプロゲステロンやヒトのミネラルコルチコイド受容体のアンタゴニストであるスピロノラクトンに応答して転写活性を高めることが判明しました。

魚類のミネラルコルチコイド受容体が示すホルモン応答性は、両生類のミネラルコルチコイド受容体では認められなかったことから、本成果は、四肢動物への進化の際にホルモン応答性が劇的に変化したことを物語っています。これらの成果は、ミネラルコルチコイド受容体の分子進化を解明する上で重要な知見を提供するものです。

鉱質コルチコイドであるアルドステロンと黄体ホルモンであるプロゲステロンの構造、および様々な生物種のミネラルコルチコイド受容体タンパク質の構造比較

 

発表論文: Yoshinao Katsu, Kaori Oka, Michael E. Baker (2018) Evolution of human, chicken, alligator, frog, and zebrafish mineralocorticoid receptors: Allosteric influence on steroid specificity. Science Signaling 10:eaao1520.(http://stke.sciencemag.org/content/11/537/eaao1520

 

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