NHERF3は熱安定性エントロトキシンによるNHE3の阻害に必要：マウス小腸とCaco-2細胞におけるシグナル伝達の違い

NHERF3 is necessary for heat-stable enterotoxin-induced inhibition of NHE3: differences in signaling in mouse small intestine and Caco-2 cells.

• Tiane Chen
• Ruxian Lin
• Leela Avula
• Rafiquel Sarker
• Jianbo Yang
• Boyoung Cha
• Chung Ming Tse
• George McNamara
• Ursula Seidler
• Scott Waldman
• Adam Snook
• Marcel J C Bijvelds
• Hugo R de Jonge
• Xuhang Li
• Mark Donowitz

抄録

熱安定性腸毒素（ＥＴＥＣ）は、ＥＴＥＣの主要な病原性因子であり、下痢を産生する筆界Ｎａ／Ｈ交換体ＮＨＥ３を阻害する。NHE3の制御には、そのCOOH末端に形成される多タンパク質シグナル伝達複合体が関与している。この研究では、仮説は、以前に役割を持つことが示されていた足場タンパク質、NHERF2のNa/H交換体調節因子（NHERF）ファミリーのメンバーを介してSTがシグナルを出すことがテストされ、今ではNHERF3のための役割に集中しています。マウス小腸とCaco-2/BBe細胞：2つのモデルが使用されました。両方のモデルでは、STは急速に細胞内のcGMPを増加させ、NHE3活性を阻害し、NHE3のapical expressionの定量的に同様の減少を引き起こした。輸送効果はNHERF3とNHERF2に依存していた。また、NHERF3のCOOH末端アミノ酸の変異は、NHERF3とNHERF2のヘテロ二量化がこの二重依存性を説明している可能性が高いことを支持した。両モデルにおけるcGMPのST上昇は、部分的にNHERF3に依存していた。ST-cGMPがNHE3を阻害する細胞内シグナル伝達経路は、マウス空腸（cGMPキナーゼII、cGKIIの活性化）とcGKIIを発現しないCaco-2細胞（細胞内Ca濃度[Ca]の上昇）で異なっていた。Ca]のST上昇は細胞内貯蔵からのものであり、NHERF3-NHERF2に依存していた。この研究は、同じ下痢モデルでも複数の細胞型での細胞内シグナル伝達が異なる可能性があることを示しており、このことは、多くの場合、モデルが同様のシグナル伝達機構を持つと仮定している治療戦略に意味を持つ。

Enterotoxigenic (ETEC) is a leading cause of childhood death from diarrhea and the leading cause of Traveler's diarrhea. heat-stable enterotoxin (ST) is a major virulence factor of ETEC and inhibits the brush border Na/H exchanger NHE3 in producing diarrhea. NHE3 regulation involves multiprotein signaling complexes that form on its COOH terminus. In this study, the hypothesis was tested that ST signals via members of the Na/H exchanger regulatory factor (NHERF) family of scaffolding proteins, NHERF2, which had been previously shown to have a role, and now with concentration on a role for NHERF3. Two models were used: mouse small intestine and Caco-2/BBe cells. In both models, ST rapidly increased intracellular cGMP, inhibited NHE3 activity, and caused a quantitatively similar decrease in apical expression of NHE3. The transport effects were NHERF3 and NHERF2 dependent. Also, mutation of the COOH-terminal amino acids of NHERF3 supported that NHERF3-NHERF2 heterodimerization was likely to account for this dual dependence. The ST increase in cGMP in both models was partially dependent on NHERF3. The intracellular signaling pathways by which ST-cGMP inhibits NHE3 were different in mouse jejunum (activation of cGMP kinase II, cGKII) and Caco-2 cells, which do not express cGKII (elevation of intracellular Ca concentration [Ca]). The ST elevation of [Ca] was from intracellular stores and was dependent on NHERF3-NHERF2. This study shows that intracellular signaling in the same diarrheal model in multiple cell types may be different; this has implications for therapeutic strategies, which often assume that models have similar signaling mechanisms.