小胞体とゴルジ体間の小胞輸送の障害による心筋症発症機構の解明

阐明内质网和高尔基体之间囊泡运输受损引起的心肌病的机制

基本信息

批准号：
16044207
负责人：
青江知彦
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16044207/
关键词：
quality control 小胞体蛋白質 KDEL受容体心筋症

项目摘要

分泌蛋白、膜蛋白は小胞体で成熟し細胞内に分泌輸送されて機能を発現する。虚血、低酸素、毒物や遺伝子変異などにより異常蛋白が小胞体に集積すると小胞体ストレス反応が起こり、異常な蛋白は分解処理される。我々はKDEL受容体が、ゴルジ体から小胞体への逆輸送を担うCOPI小胞輸送の制御機構であると共に、小胞体quality control機構の重要な要素でもあることを培養細胞で示して来た。そこで、個体におけるKDEL受容体によるゴルジ体から小胞体への逆行性輸送の意義を明らかにするために、輸送が制限された、変異KDEL受容体発現トランスジェニックマウスを作製した。変異KDEL受容体マウスでは生後10数週を経てから心不全を発症するものが現れた。心室腔の拡大や心重量の増加も見られ、組織所見で心筋細胞に大小不動、空胞変性が見られた。また、TUNEL染色により心筋細胞死が観察された。心不全症状を呈していない変異マウスにおいても、摘出心標本による機能測定から左室の収縮力低下、また、パッチクランプ法によってCaイオンチャネルの機能低下が認められた。電子顕微鏡による観察では、小胞体の分画と考えられる部分に異常な凝集物の集積を認めた。ウエスタンブロット法によれば、変異マウス心筋細胞にはユビキチン化蛋白、CHOPの集積を認めた。こうした所見から、ゴルジ体から小胞体への逆行性輸送の障害によって小胞体quality control機構が障害され、心筋細胞に異常な蛋白質が蓄積され、小胞体ストレス反応から細胞死が誘導され、拡張型心筋症が発症したと考えられた。これらの解析から、個体レベルでもKDEL受容体によるゴルジ体から小胞体へのCOPI逆輸送は小胞体quality control機構に重要であると共に、心疾患にも神経変性疾患で想定されているのと同様に小胞体ストレス反応が関与し得る事が示唆された。

分泌的蛋白质和膜蛋白在内质网中成熟，并分泌并运输到细胞中以表达其功能。当由于缺血，缺氧，毒素，遗传突变等引起的内质网中积累异常的蛋白质时，会发生内质网应激反应，并且异常蛋白会降解和处理。我们在培养的细胞中表明，KDEL受体既是Copi囊泡转运的调节机制，它负责从高尔基体向内质网向反向转运，并且也是内质网质量质量控制机制的重要组成部分。因此，为了阐明KDEL受体在个体中从高尔基体到内质网向内质网的重要性，用有限的转运制备表达突变KDEL受体的转基因小鼠。突变的KDEL受体小鼠在10周龄后出现心力衰竭。还观察到心室腔的扩大和心脏体重增加，组织学发现显示心肌细胞和液泡变性的固定化。此外，通过Tunel染色观察到心肌细胞死亡。即使在未表现出心力衰竭症状的突变小鼠中，使用孤立心脏标本的功能测量也显示出左心室收缩强度的降低，并且通过贴片夹子降低了CA离子通道功能。使用电子显微镜观察显示，在该部分中，聚集体的异常积累被认为是内质网的一部分。根据蛋白质印迹，在突变的小鼠心肌细胞中观察到了泛素化蛋白的积累。这些发现表明，ER质量控制的机制受到了从高尔基体向内质网的逆行转运损害，在心肌细胞中积累了异常蛋白质，并且细胞死亡受到内质网应激的反应，从而导致了膨胀的心脏瘤性心脏膜膜炎的发育。这些分析表明，KDEL受体从高尔基体向内质网的反向转运对于内质网质量控制机制很重要，并且心脏病也可以涉及ER胁迫反应，类似于神经退行性疾病中的预期。