Identification of a chloride-formate exchanger expressed on the brush border membrane of renal proximal tubule cells

Abstract

A key function of the proximal tubule is retrieval of most of the vast quantities of NaCl and water filtered by the kidney. Physiological studies using brush border vesicles and perfused tubules have indicated that a major fraction of Cl-reabsorption across the apical membrane of proximal tubule cells occurs via Cl--formate exchange. The molecular identity of the transporter responsible for renal brush border Cl--formate exchange has yet to be elucidated. As a strategy to identify one or more anion exchangers responsible for mediating Cl- reabsorption in the proximal tubule, the EST database was screened for homologs of pendrin, a transporter previously shown to mediate Cl--formate exchange. This work reports the cDNA cloning of CFEX, a mouse pendrin homolog with expression in the kidney by Northern analysis. Sequence analysis indicated that CFEX very likely represents the mouse ortholog of human SLC26A6. Immunolocalization studies detected expression of CFEX but not pendrin on the brush border membrane of proximal tubule cells. Functional expression studies in Xenopus oocytes demonstrated that CFEX mediates Cl--formate exchange. Taken together, these observations identify CFEX as a prime candidate to mediate Cl--formate exchange in the proximal tubule and thereby to contribute importantly to renal NaCl reabsorption. However, a more detailed functional characterization of CFEX will be necessary in order to clarify its main transport function under physiological conditions. Given its wide tissue distribution, CFEX may also contribute to transcellular Cl- transport in additional epithelia such as the pancreas, and contribute to transmembrane Cl- transport in non-epithelial tissues such as the heart.

Der proximale Tubulus der Niere besitzt eine Schlüsselfunktion bei der Wiedergewinnung fast der gesamten Menge des von der Niere filtrierten Kochsalzes und Wassers. Frühere physiologische Untersuchungen an Vesikeln von Bürstensaummembranen des proximalen Tubulus sowie perfundierten Nierentubuli haben gezeigt, daß ein großer Anteil der aktiven Chlorid-Reabsorption durch die apikale Membran proximaler Tubuluszellen über einen Chlorid-Format-Austausch erfolgt. Die molekulare Identität des hierfür verantwortlichen Transportsystems ist bislang noch nicht geklärt. Um einen oder mehrere Anionen-Austauscher zu identifizieren, die die Chlorid-Reabsorption im proximalen Tubulus vermitteln, wurde die EST-Datenbank (Expressed Sequence Tag) nach Homologen von Pendrin durchsucht. Die funktionelle Charakterisierung von Pendrin hatte zuvor gezeigt, dass dieses unter anderem als Chlorid-Format Austauscher operieren kann. Die vorliegende Arbeit beschreibt die cDNA-Klonierung von CFEX (für „Chloride-Formate Exchanger“), einem Homologen des Mäusependrin. Die Sequenzanalyse zeigt, das CFEX offenbar das Mäuseortholog des menschlichen SLC26A6 Gens darstellt. Durch Immunolokalisationsstudien ließ sich zeigen, dass CFEX, jedoch nicht Pendrin, in den Bürstensaummembranen proximaler Tubuluszellen expremiert ist. Funktionsanalysen in Xenopus Eizellen haben gezeigt, daß CFEX sowohl Chlorid als auch Format transportiert und darüberhinaus den Austausch dieser Anionen vermitteln kann. Die Ergebnisse erlauben somit die Schlußfolgerung, dass CFEX als primärer Kandidat für den Chlorid-Format-Austausch im proximalen Tubulus anzusehen ist und daß ihm daher eine Hauptrolle bei der renalen Kochsalzreabsorption zukommen könnte. Allerdings ist eine weiterreichende funktionelle Charakterisierung von CFEX nötig, um seine Transporteigenschaften unter physiologischen Bedingungen zu charakterisieren. Bedenkt man seine weitreichende Verteilung in den Geweben, so ist anzunehmen, dass CFEX auch zum transzellulären Chloridtransport in weiteren Epithelien wie der Bauchspeicheldrüse sowie zum transmembranären Chloridtransport in nichtepithelialen Strukturen wie dem Herzen wesentlich beitragen kann.