オートファジーによる細胞内タンパク質の品質管理

通过自噬对细胞内蛋白质进行质量控制

基本信息

批准号：
17028056
负责人：
水島昇
金额：
$ 8.06万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University (2006)Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research (2005)
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

オートファジーはリソソームを分解の場とする非特異的なバルク分解システムである。昨年度に続き、基底レベルのオートファジーの細胞内浄化作用について検討した。オートファゴソーム形成に必須なAtg5を全身で欠損するマウスは出生直後に深刻な栄養不良に陥り致死となるが、このマウスは出生時にすでに肝や一部の神経細胞内にユビキチン陽性封入体が蓄積していることが判明した。そこでより進んだステージの解析の目的に、神経特異的Atg5ノックアウトマウスを作製した。このマウスは生直後の栄養飢餓には問題なく耐えることができるが、生後4週目より進行性の運動障害(失調性歩行やfoot clasping reflexなど)を呈するようになった。病理組織学的解析では神経系広範囲にわたる神経細胞内封入体形成、軸索腫大、および大脳皮質錐体細胞や小脳プルキンエ細胞の脱落を認めた。オートファジーが欠損した際に、どのような形状のユビキチン化タンパク質が蓄積してくるかを検討した。まず全身の組織で約30%がノックアウトとなるようなモザイクマウスの肝をユビキチン抗体で染色したところ、KO細胞で蓄積しているのは凝集体だけではなく、細胞質全体のユビキチン化タンパク質であることが判明した。さらに成獣の肝細胞で誘導的にAtg5遺伝子をノックアウトする実験を行ったところ、最初に現れる異常は細胞質全体のユビキチン化タンパク質であり、遅れて凝集体が出現することがわかった。つまり、オートファジーの直接の基質は凝集体そのものではなく、むしろ可溶性のタンパク質であると考えられた。以上のことから、誘導されるオートファジーは飢餓適応として重要であるが、基底レベルの恒常的オートファジーは生理的な状態での細胞内全体の品質管理機構として、特に神経細胞や肝細胞では変性を抑制する重要な細胞機能であると考えられた。

自噬是一种非特异性的散装降解系统，其溶酶体是降解部位。去年之后，我们研究了基底自噬的细胞内纯化作用。缺乏ATG5的小鼠（对于自噬体形成至关重要），整个人体，出生后立即遭受严重的营养不良且致命，但发现出生时，泛素阳性阳性包容体已经在肝脏和一些神经元中积累。因此，为进一步分析而创建了神经体质ATG5敲除小鼠。尽管该老鼠可以在出生后立即承受营养饥饿，但它已经变得更容易发生运动障碍（例如，产物步态和脚部弯曲反射）。组织病理学分析表明，神经细胞纳入的形成，轴突增大以及皮质金字塔细胞和小脑Purkinje细胞的丧失。我们研究了自噬不足时，泛素化蛋白的哪种形状会累积。首先，当镶嵌小鼠用泛素抗体染色时，将大约30％的组织在全身中被敲除出来时，发现不仅聚集体在KO细胞中积聚，而且在整个细胞质中也占其泛素化蛋白。此外，我们进行了一个实验，其中ATG5基因在成年肝细胞中诱导，发现出现的第一个异常是整个细胞质中的泛素化蛋白，而聚集体后来出现。换句话说，自噬的直接底物被认为不是骨料本身，而是可溶性蛋白。基于上述，诱导的自噬作为一种饥饿适应很重要，但是基本的本构体被认为是抑制变性的重要细胞功能，尤其是在神经元和肝细胞中，是控制生理状态下整个细胞质量的机制。