Evidence of a Structural and Functional Ammonium Transporter RhBG·Anion Exchanger 1·Ankyrin-G Complex in Kidney Epithelial Cells

Genetet, Sandrine; Ripoche, Pierre; Kim, Caroline Le Van; Colin, Yves; Lopez, Claude

doi:10.1074/jbc.m114.610048

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“…More recently, by proteomic analysis, stomatin was found to be present in the erythrocyte membrane skeleton including AE1 complexes38. The relationship between stomatin and AE1 was demonstrated here by Proximity Ligation Assay (PLA) on a previously described HEK293 cell system expressing recombinant eAE1 after tetracycline induction39. Moreover, an adaptation of the PLA for the first time to RBCs allowed the detection in situ of an interaction between stomatin and the erythroid chloride/bicarbonate exchanger (eAE1).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 87%

“…In this study, PLA results in the recombinant AE1 expressing cells indicate dimers of AE1 as possible partners of stomatin. Moreover, while recombinant kAE1 was recently shown to be able to bind to endogenous ankyrin G which corresponds to the only form of ankyrin found in HEK293 cells, recombinant eAE1 expressed in the same cells cannot bind to the endogenous ankyrin G39. This suggests that tetrameric forms of eAE1 are absent from the membrane of these recombinant cells.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 98%

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Stomatin modulates the activity of the Anion Exchanger 1 (AE1, SLC4A1)

Genetet

Desrames

Chouali

et al. 2017

Sci Rep

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Anion Exchanger 1 (AE1) and stomatin are integral proteins of the red blood cell (RBC) membrane. Erythroid and kidney AE1 play a major role in HCO3− and Cl− exchange. Stomatins down-regulate the activity of many channels and transporters. Biochemical studies suggested an interaction of erythroid AE1 with stomatin. Moreover, we previously reported normal AE1 expression level in stomatin-deficient RBCs. Here, the ability of stomatin to modulate AE1-dependent Cl−/HCO3− exchange was evaluated using stopped-flow methods. In HEK293 cells expressing recombinant AE1 and stomatin, the permeabilities associated with AE1 activity were 30% higher in cells overexpressing stomatin, compared to cells with only endogenous stomatin expression. Ghosts from stomatin-deficient RBCs and controls were resealed in the presence of pH- or chloride-sensitive fluorescent probes and submitted to inward HCO3− and outward Cl− gradients. From alkalinization rate constants, we deduced a 47% decreased permeability to HCO3− for stomatin-deficient patients. Similarly, kinetics of Cl− efflux, followed by the probe dequenching, revealed a significant 42% decrease in patients. In situ Proximity Ligation Assays confirmed an interaction of AE1 with stomatin, in both HEK recombinant cells and RBCs. Here we show that stomatin modulates the transport activity of AE1 through a direct protein-protein interaction.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 87%

Section: Discussionmentioning

confidence: 98%

Stomatin modulates the activity of the Anion Exchanger 1 (AE1, SLC4A1)

Genetet

Desrames

Chouali

et al. 2017

Sci Rep

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“…Whether RhCG interacts with other protein has not been reported to date. However, the related RhBG protein, expressed at the basolateral side of renal CCD cells 53 , has been shown to be anchored to the membrane via the actin cytoskeleton-binding protein ankyrin-G 54 and to be part of a structural complex where the anion exchanger 1 (AE1) responsible for the secretion of HCO − 3 into blood by the intercalated cells can bind to both RhBG and ankyrin-G 55 . This complex is essential for the activity of RhBG and AE1..Likewise, H + -ATPases exhibit interactions with the actin cytoskeleton, via the C subunit 56 and most likely via binding sites for F-actin that are present in the amino-terminal domains of both B1 and B2 isoforms 57 Thus, RhCG and H + -ATPases may be held together in one protein complex through interactions via the actin cytoskeleton.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

The ammonia transporter RhCG modulates urinary acidification by interacting with the vacuolar proton-ATPases in renal intercalated cells

Bounoure

Mouro-Chanteloup

Colin

et al. 2018

Kidney International

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Ammonium, stemming from renal ammoniagenesis, is a major urinary proton buffer and is excreted along the collecting duct. This process depends on the concomitant secretion of ammonia (NH3) by the NH3 channel RhCG and of protons (H+) by the vacuolar-type H+-ATPase pump. Thus, urinary ammonium content and urinary acidification are tightly linked. However, mice lacking Rhcg excrete more alkaline urine despite lower urinary ammonium, suggesting an unexpected role of Rhcg in urinary acidification. RhCG and the B1 and B2 H+-ATPase subunits could be coimmunoprecipitated from kidney. In ex vivo microperfused cortical collecting ducts (CCD) H+-ATPase activity was drastically reduced in the absence of Rhcg. Conversely, overexpression of RhCG in HEK293 cells resulted in higher H+ secretion rates and increased B1 H+-ATPase mRNA expression. However, in kidneys from Rhcg−/− mice the expression of only B1 and B2 subunits was altered. Immunolocalization of H+-ATPase subunits together with immuno-gold detection of the A H+-ATPase subunit showed similar localization and density of staining in kidneys from Rhcg+/+ and Rhcg−/− mice. In order to test also for a reciprocal effect of intercalated cell H+-ATPases on Rhcg activity, we assessed Rhcg and H+ATPase activities in mCCD from ATP6v1B1−/− mice and showed reduced H+-ATPase activity without altering Rhcg activity. Thus, RhCG and H+-ATPase are located within the same cellular protein complex. RhCG may modulate H+-ATPase function and urinary acidification, whereas H+-ATPase activity does not affect RhCG function. This mechanism may help to coordinate NH and H+secretion beyond the physico-chemical driving forces.

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“…Il s'agit d'un contrôle de la transcription des gènes qui sont impliqués dans le transport et l'utilisation de sources non préférentielles d'azote. Ces gènes sont exprimés en présence d'une source d'azote non préférentielle (comme la proline, l'urée, ou les faibles concentrations en ammonium) et réprimés en présence [42,43]. Il a été proposé qu'au niveau des érythrocytes, le macrocomplexe protéique comprenant RhAG fonctionnerait comme un métabolon 11 impliqué dans l'échange de gaz CO 2 /O 2 [42].…”

Section: Régulation Des Transporteurs D'ammonium De S Cerevisiaeunclassified

“…Il a été proposé qu'au niveau des érythrocytes, le macrocomplexe protéique comprenant RhAG fonctionnerait comme un métabolon 11 impliqué dans l'échange de gaz CO 2 /O 2 [42]. Au niveau rénal, le complexe RhBG/ankyrine/AE1 pourrait, lui, être impliqué dans l'homéostasie acide/base en excrétant de l'ammonium ou des protons dans l'urine [43]. L'interaction à l'ankyrine G semble essentielle à la fonction de RhBG, suggérant une régulation entre les membres de ces macrocomplexes.…”

Section: Régulation Des Transporteurs D'ammonium De S Cerevisiaeunclassified

De la découverte des transporteurs d’ammonium Mep-Amt microbiens aux facteurs Rhésus humains

Boeckstaens

2016

Med Sci (Paris)

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> L'ammonium, ubiquitaire sur Terre, joue des rôles majeurs et distincts chez la plupart des êtres vivants. Alors qu'il peut constituer une source azotée pour les microorganismes et les plantes, c'est un produit métabolique cytotoxique activement détoxiqué par le foie chez les animaux. Par ailleurs, chez ces derniers, la synthèse d'ammonium au niveau du rein est impliquée dans l'homéostasie acide/base. Le transport d'ammonium dans les cellules est assuré par une famille de protéines, appelée Mep-Amt-Rh, qui est conservée dans tout le règne vivant et qui comprend notamment les facteurs Rhésus humains. Cette revue met en évidence l'importance du modèle « levure » tant dans l'étude de la régulation fine et rapide de ces protéines que dans la caractérisation fonctionnelle des membres Mep-Amt-Rh d'origines diverses. < l'anabolisme. Néanmoins, ce composé peut se révéler toxique à fortes concentrations notamment chez les espèces végétales. Chez les animaux, l'ammonium est surtout connu en tant que produit métabolique cytotoxique [1]. Chez l'homme, l'ammonium, notamment issu du catabolisme des protéines, est détoxiqué en urée et en glutamine par le foie. Une augmentation de sa concentration sanguine, par exemple lors d'un dysfonctionnement hépatique, affecte le métabolisme de nombreux tissus et plus spécifiquement le système nerveux central pouvant mener à une paralysie cérébrale. À côté de ses effets toxiques, l'ammonium issu de la glutaminolyse 3 rénale apparaît comme un régulateur crucial de l'équilibre acido-basique [2]. Enfin, il a été récemment décrit comme un activateur d'autophagie favorisant la prolifération des cellules tumorales [3]. Mise en évidence de protéines spécifiques du transport de l'ammoniumBien que l'ammonium joue un rôle crucial comme source azotée ou régulateur du pH, les voies spécifiques de transport de ce composé à travers la bicouche lipidique de la membrane cellulaire sont restées longtemps méconnues. Il était en effet généralement admis que la diffusion de la forme non chargée, NH 3 , était la voie de transport majeure de l'ammonium.3 Transformation de la glutamine en glutamate et en ammonium sous l'action de la glutaminase.

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Evidence of a Structural and Functional Ammonium Transporter RhBG·Anion Exchanger 1·Ankyrin-G Complex in Kidney Epithelial Cells

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Stomatin modulates the activity of the Anion Exchanger 1 (AE1, SLC4A1)

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De la découverte des transporteurs d’ammonium Mep-Amt microbiens aux facteurs Rhésus humains

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