生物化學暨分子生物學研究所余明俊實驗室於PNAS發表突破性成果

醫學院生物化學暨分子生物學研究所余明俊老師實驗室於美國國家科學院期刊(PNAS)發表突破性的成果。余老師長期研究腎臟調節全身水份平衡的分子機制，特別是抗利尿激素(vasopressin)如何調節腎臟集尿管對水通透性的分子機制。當身體出現水分喪失的現象時，抗利尿激素會由腦下垂體釋出，作用在腎臟集尿管細胞上，造成水通道蛋白質(aquaporin-2)由細胞內部囊泡(intracellular vesicle)轉移(traffic)至集尿管細胞的頂尖膜(apical plasma membrane)上，增加腎臟集尿管對水的通透性，以減少水分喪失。但抗利尿激素如何造成水通道蛋白質轉移至頂尖膜的分子調節機制並不清楚。

余老師的第一屆碩士班研究生呂振山，認為可藉由分析抗利尿激素所造成的頂尖膜蛋白質體的組成變化，來推測其分子調節機制。於是他先研發以生物素(biotin)標定配合streptavidin親和層析術(affinity chromatography)來純化集尿管細胞株(mpkCCD)頂尖膜蛋白質的方法；然後運用非放射性穩定同位素(stable isotope)標定以及LC-MS/MS蛋白質譜儀，以定量的方式分析集尿管頂尖膜蛋白質體(apical membrane proteome)受抗利尿激素刺激時所發生的組成變化。呂的結果經生物資訊(bioinformatics)分析後，顯示抗利尿激素可能會造成位於頂尖膜附近的細胞骨架(F-actin membrane skeleton)產生動態的改變。由於水通道蛋白質由胞內囊泡轉移至集尿管細胞的頂尖膜前，必需先通過頂尖膜附近的細胞骨架；抗利尿激素造成的細胞骨架的動態變化對水通道蛋白質的轉移應有重要貢獻。為驗證以上假設，余老師的另一位第一屆碩士班研究生陳政瑋，以即時細胞照相術(live cell imaging)在極化的(polarized)活細胞中，觀察到抗利尿激素所造成的細胞骨架的動態變化，並證明此動態變化有利於水通道蛋白質由胞內囊泡移轉至頂尖膜，以增加集尿管細胞對水的通透性。

自Hays於1973年提出細胞骨架可能參與抗利尿激素造成的水通道蛋白質的頂尖膜轉移以來；40年後，團隊終於首次以先進的定量膜蛋白質體術揭露受抗利尿激素所調控的集尿管頂尖膜細胞骨架的分子組成，並在活細胞中記錄了其動態變化與生理意義。余老師日前已受Cellular and Molecular Life Sciences期刊邀請撰寫集尿管調節全身水份平衡的分子機制的綜合評論(review)。恭喜余老師以及其團隊令人驚喜的有趣研究成果。

有關訊息請詳余老師網頁(http://sbel.mc.ntu.edu.tw/)。

參考資料：
Loo CS, Chen CW, Wang PJ, Chen PY, Lin SY, Khoo KH, Fenton RA, Knepper MA, Yu MJ*. Quantitative apical membrane proteomics reveals vasopressin-induced actin dynamics in collecting duct cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 110(42): 17119-17124. * Corresponding author.