ヒト腎臓結石疾患に関連するPBKの新規機能喪失変異

A novel loss-of-function mutation of PBK associated with human kidney stone disease.

• Choochai Nettuwakul
• Nunghathai Sawasdee
• Oranud Praditsap
• Nanyawan Rungroj
• Arnat Pasena
• Thanyaporn Dechtawewat
• Nipaporn Deejai
• Suchai Sritippayawan
• Santi Rojsatapong
• Wipada Chaowagul
• Pa-Thai Yenchitsomanus

抄録

腎結石症（KSD）は、世界中に蔓延している疾患であり、人間の罹患率を高める原因となっている。KSDの病因は、単発性の欠陥から、遺伝的要因と環境要因との複雑な相互作用に至るまで、不均一なものである。私たちのグループでは、大多数の家族におけるKSDの原因となる遺伝子の変異が未だに不明であることから、ゲノム解析や遺伝学的解析を用いてこれらの遺伝子の変異を同定しています。本研究では、PDZ バインディングキナーゼをコードする PBK の新規な機能低下変異を同定し、その変異が KSD と関連していることを明らかにした。PBKの43位（p.Gly43Arg）のグリシン（Gly）がアルギニン（Arg）で置換された変異（p.Gly43Arg）は、この家族の罹患者ではKSDと共依存していたが、同じ地域集団からの180人の健常対照者では欠失していた。Gly43は脊椎動物において高度に進化的に保存されており、その置換はH結合形成パターンの変化によりタンパク質構造に影響を与えます。このp.Gly43Arg置換は、HEK293T細胞で調べられたバリアントPBKタンパク質の不安定性をもたらします。この変異型PBKタンパク質（p.Gly43Arg）は、免疫ブロッティングや抗体マイクロアレイを用いて解析したところ、p38 MAPKをリン酸化するキナーゼ活性が低下していることがわかりました。以上のことから、これらの知見は、病原性PBKの変異に関連したKSDの新たなメカニズムの可能性を示唆している。

Kidney stone disease (KSD) is a prevalent disorder that causes human morbidity worldwide. The etiology of KSD is heterogeneous, ranging from monogenic defect to complex interaction between genetic and environmental factors. Since mutations of genes responsible for KSD in a majority of families are still unknown, our group is identifying mutations of these genes by means of genomic and genetic analyses. In this study, we identified a novel loss-of-function mutation of PBK, encoding the PDZ binding kinase, that was found to be associated with KSD in an affected Thai family. Glycine (Gly) substituted by arginine (Arg) at position 43 (p.Gly43Arg) in PBK cosegregated with the disease in affected members of this family, but was absent in 180 normal control subjects from the same local population. Gly43 is highly evolutionarily conserved in vertebrates, and its substitution affects protein structure by alterations in H-bond forming patterns. This p.Gly43Arg substitution results in instability of the variant PBK protein as examined in HEK293T cells. The variant PBK protein (p.Gly43Arg) demonstrated decreased kinase activity to phosphorylate p38 MAPK as analyzed by immunoblotting and antibody microarray techniques. Taken together, these findings suggest a possible new mechanism of KSD associated with pathogenic PBK variation.