MCT4活性のpH調節におけるヒスチジン残基His382の関与

モノカルボン酸トランスポーター4（MCT4）は、pH依存性双方向乳酸輸送体です。MCT4を介した乳酸の輸送は、細胞外酸性化により増加します。MCT4機能のpH調節に関与する重要なヒスチジン残基を調査しました。MCT4を介した乳酸の輸送は、Xenopus laevis oocyte発現システムを使用して測定されました。MCT4を介した乳酸輸送は、pH生理学的状態でZn2+によって阻害されましたが、酸性状態では阻害されませんでした。ヒスチジン修飾剤DEPC（ピオラボネートジエチル）はMCT4活性を低下させましたが、MCT4を完全に不活性化しませんでした。DEPCによる治療後、MCT4関数のpH調節は完全にノックアウトされました。DEPCの阻害効果は、ヒドロキシルアミンによって逆転し、過剰な乳酸とZn2+の存在下で抑制されました。したがって、細胞外ヒスチジン残基をアラニンに置き換える実験を実施しました。その結果、MCT4-H382A関数のpH調節もノックアウトされました。我々の発見は、輸送体の細胞外ループにおけるヒスチジン残基His382が、MCT4を介した基質輸送活性のpH調節に不可欠であることを示しています。

Monocarboxylate transporter 4 (MCT4) is a pH-dependent bi-directional lactate transporter. Transport of lactate via MCT4 is increased by extracellular acidification. We investigated the critical histidine residue involved in pH regulation of MCT4 function. Transport of lactate via MCT4 was measured by using a Xenopus laevis oocyte expression system. MCT4-mediated lactate transport was inhibited by Zn2+ in a pH physiological condition but not in an acidic condition. The histidine modifier DEPC (diethyl pyrocarbonate) reduced MCT4 activity but did not completely inactivate MCT4. After treatment with DEPC, pH regulation of MCT4 function was completely knocked out. Inhibitory effects of DEPC were reversed by hydroxylamine and suppressed in the presence of excess lactate and Zn2+. Therefore, we performed an experiment in which the extracellular histidine residue was replaced with alanine. Consequently, the pH regulation of MCT4-H382A function was also knocked out. Our findings demonstrate that the histidine residue His382 in the extracellular loop of the transporter is essential for pH regulation of MCT4-mediated substrate transport activity.