ミミズにおける金属誘発性非メタロチオネインタンパク質：塩素素性組織におけるカドミウム解毒のための新しい経路

ミミズは、毒性金属を小さな（〜13 kDa）システイン豊富な金属結合タンパク質、メタロチオネイン（MT）によって中和します。金属の蓄積の速度とMT発現はうまく相関していませんが、そのような矛盾の背後にある理由はまだ解読されていません。現在の調査は、一部の非MT金属誘導タンパク質の発現がそのような不一致の原因であることを明確に示しています。蛍光タグ付けされたカドミウム露出（135 mg/kg）ミミズに選択的タンパク質分離技術を適用すると、特に150 kDa金属誘導タンパク質（MIP）を精製できました。60日間の暴露後、ミミズ腸にカドミウムの蓄積が有意でした。免疫蛍光染色とそれに続く共焦点顕微鏡検査は、MIPが腸領域の摂取されたカドミウムを蓄積し、最終的に塩素植生組織に金属を堆積させることを示しました。15アミノ酸残基のN末端配列を決定し、バイオインフォマティクス分析の後、MIPはおそらくグルタミン酸が豊富な新規カドミウム結合タンパク質であると結論付けられました。結合メカニズムをさらに検証するために、カドミウムがグルタミン酸に容易に結合することを証明する紙クロマトグラフィーと連続変動実験を実施しました。現在の発見は、カドミウムが豊富な環境にさらされたミミズの腸で誘導された非メタロチオネインカドミウム結合タンパク質の最初の生体内証拠です。

Earthworms neutralize toxic metals by a small (∼13 kDa) cysteine rich metal binding protein, metallothionein (MT). Although the rate of metal accumulation and MT expression does not correlate well, the reason behind such inconsistency has not yet been deciphered. The present investigation clearly demonstrates that expression of some non-MT metal induced proteins is responsible for such incongruity. Applying selective protein isolation techniques in fluorescence tagged cadmium exposed (135 mg/kg) earthworms we were able to purify a 150 kDa metal induced protein (MIP) among others. After 60 days of exposure cadmium accumulation in earthworm intestines was significant. Immunofluorescence staining followed by confocal microscopy exhibited that MIP accumulates ingested cadmium in the intestinal region and eventually deposits the metal in the chloragogenous tissue. We determined the N-terminal sequence of 15 amino acid residues and after bioinformatics analysis, it was concluded that MIP is most probably a glutamic acid rich, novel cadmium binding protein. To further validate the binding mechanism, we conducted paper chromatography and continuous variation experiments which evidenced that cadmium readily binds to glutamic acid. The present finding is the first in-vivo evidence of a non-metallothionein cadmium binding protein induced in the intestines of earthworm exposed to a cadmium rich environment.