Kidney Na+,K+-ATPase is associated with the ERM protein moesin

Die Na+,K+-ATPase ist das wichtigste Na+ und K+ transportierende integrale Membranprotein des menschlichen Körpers. Es ist verantwortlich für die Ausbildung eines transmembranären Na+ und K+ Gradienten und die Aufrechterhaltung des Membranpotentials, das für die osmotische Stabilität der Zellen, Erregbarkeit von Nerven- und Muskelzellen und diverse Transportvorgänge unerlässlich ist. Die Beschränkung der Na+,K+-ATPase auf die basolateralen Zellwandabschnitte, ermöglichen den gerichteten Transport von NaCl und Wasser durch Epithelien von Darm und Niere. Die polare Verteilung der Na+,K+-ATPase scheint durch die Bindung über Ankyrin an das Spektrinzytoskelett zustande zu kommen. Außer mit Ankyrin konnte eine Assoziation der renalen Na+,K+-ATPase mit Aktin und zwei bis dahin unbekannten Proteinen Pasin 1 und 2 nachgewiesen werden. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, ob es sich bei dem als Pasin 2 benannten Protein um Moesin, ein Mitglied der FERM Familie (Protein 4.1, Ezrin, Radixin, Moesin) handelt. Diese Proteine fungieren als Verbindungselemente zwischen integralen Membranproteinen und dem Aktinzytoskelett. Pasin 2 wurde aus Schweinenieren isoliert und massenspektrometrisch sequenziert. Anschließend wurde die Sequenz mit der von Moesin verglichen und die Identität der beiden Proteine bestätigt. Aus Schweinenieren isoliertes Pasin 2 reagierte zudem im Immunoblot spezifisch mit anti-Moesin Antikörpern und zeigte in der Immunfluoreszenz eine Kolokalisation mit der Na+,K+-ATPase. Anschließend konnte in vitro durch Kosedimentation eine direkte Bindung von rekombinantem Moesin an die Na+,K+-ATPase nachgewiesen werden. Da sich die Bindungsstelle für andere Membranproteine auf dem aminoterminalen Anteil der ERM Proteine befindet, wurde untersucht, ob dies auch für die Na+,K+-ATPase zutrifft. Durch Bindungsstudien mit rekombinanten N-terminalen Moesin konnte dies bestätigt werden. Dies legt die Vermutung nahe, dass die renale Na+,K+-ATPase neben Ankyrin auch über Moesin mit dem Zytoskelett verbunden ist. Zusätzlich zeigte sich, dass die Bindung von Moesin an die Na+,K+-ATPase durch einen Antikörper gegen die große zytoplasmatische Domäne der Na+,K+-ATPase verhindert werden kann, was die Moesinbindung an dieser Domäne wahrscheinlich macht. Da sich sowohl die Bindungsstelle für Ankyrin als auch das aktive Zentrum des Enzyms auf dieser Domäne befinden, könnte die Moesinbindung sowohl Einfluss auf die Aktivität als auch auf die Ankyrinbindung der Na+,K+-ATPase ausüben, wie auch die Bindung des erythrozytären Anionenaustauschers (AE1) an Ankyrin durch das Protein 4.1 verändert werden kann.Na+,K+-ATPase is a ubiquitous plasmalemmal membrane protein essential for generation and maintenance of transmembrane Na+ and K+ gradients in virtually all animal cell types. Activity and polarized distribution of renal Na+,K+-ATPase appears to depend on connection of ankyrin to the spectrinbased membrane cytoskeleton as well as on association with actin filaments. In a previous study we showed copurification and codistribution of renal Na+,K+-ATPase not only with ankyrin, spectrin and actin, but also with two further peripheral membrane proteins, pasin 1 and pasin 2. In this paper we show by sequence analysis through mass spectrometry as well as by immunoblotting that pasin 2 is identical to moesin, a member of the FERM (protein 4.1, ezrin, radixin, moesin) protein family, all members of which have been shown to serve as cytoskeletal adaptor molecules. Moreover, we show that recombinant full-length moesin as well as its FERM domain bind to Na+,K+-ATPase and that this binding can be inhibited by an antibody specific for the ATPase activity-containing cytoplasmic loop(domain 3) of the Na+,K+-ATPase α-subunit. This loop has previously been shown to be a site essential for ankyrin binding. These observations indicate that moesin might not only serve as a direct linker molecule of Na+,K+-ATPase to actin filaments but might also modify ankyrin binding at domain 3 of Na+,K+-ATPase in a similar way to protein 4.1 modifying the binding of ankyrin to the cytoplasmic domain of the erythrocyte anion exchanger AE1