オートファジーと上皮細胞極性形成の連関による腸管恒常性維持機構の解明

通过自噬与上皮细胞极性形成之间的联系阐明肠道稳态维持机制

基本信息

批准号：
16J02727
负责人：
長井広樹
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02727/
关键词：
オートファジー Ref(2)P/p62 3細胞結合部位 ROS 腸内常在菌腸管恒常性腸内細菌

项目摘要

細胞内のタンパク質複合体などを分解するオートファジーの機能不全は、腸内細菌とともに炎症性腸疾患の発症リスクとなるが、そのメカニズムは不明である。本研究ではショウジョウバエをモデル生物に用い、オートファジー不全が起きた腸管上皮細胞ではRef(2)Pタンパク質（哺乳類p62）が蓄積し、それらが腸内常在菌依存的な活性酸素種（ROS）の刺激に応じて多量体を形成することこそが、腸管上皮の恒常性を破綻させる原因であることを明らかにしてきた。今年度は、ROS刺激に応じてRef(2)Pの多量体形成が起こるメカニズムに関する解析を行った。その結果、①ROSの1種であるH2O2をショウジョウバエ個体に経口摂取させた際に、Ref(2)Pの多量体が腸管上皮細胞の3細胞結合部位近傍に局在していることを見出した。また、3細胞結合部位の構成因子の発現を抑制すると、オートファジー不全腸管上皮細胞におけるRef(2)P多量体形成がキャンセルされた。これらの結果から、3細胞結合部位がROS刺激に応じたRef(2)P多量体形成の場であることが示唆された。続いて、②Ref(2)P多量体が3細胞結合部位のような特殊な場に局在するメカニズムに迫るため、前年度より実施していたオートファジー不全個体のH2O2摂取時の生存率低下に関与する遺伝子の網羅的スクリーニングを進めた。スクリーニングの結果、31遺伝子を同定し、そのうちの13遺伝子が、ROS刺激依存的なRef(2)P多量体の形成や局在に影響を与えた。それらの遺伝子には膜貫通タンパク質も含まれており、細胞外から与えられるROS刺激を感知しRef(2)P多量体形成を誘導する因子である可能性が考えられる。今後、同定した遺伝子とオートファジーやRef(2)Pの関係を解析することで、オートファジー不全腸管で炎症が生じる分子メカニズムを明らかにできると期待される。

自噬功能障碍会分解细胞内蛋白质复合物以及肠道细菌，导致炎症性肠病的发生，但其机制尚不清楚。在这项研究中，我们以果蝇为模式生物，发现Ref(2)P蛋白（哺乳动物p62）在自噬缺陷的肠上皮细胞中积累，并且这些蛋白产生依赖于肠道的活性氧（ROS）。研究表明，响应刺激而形成多聚体是破坏肠上皮稳态的原因。今年，我们分析了 Ref(2)P 多聚体形成响应 ROS 刺激的机制。结果，我们发现（1）当果蝇个体口服 H2O2（一种 ROS）时，Ref(2)P 多聚体位于肠上皮细胞中的 3 细胞结合位点附近。此外，抑制 3 细胞结合位点成分的表达可消除自噬缺陷的肠上皮细胞中 Ref(2)P 多聚体的形成。这些结果表明，3 细胞结合位点是响应 ROS 刺激而形成 Ref(2)P 多聚体的位点。接下来，为了研究②Ref(2)P多聚体定位于3细胞结合位点等特殊位置的机制，我们对自噬缺陷个体摄入H2O2时存活率下降进行了研究，我们发现，我们从去年就开始对相关基因进行全面筛查。筛选结果，鉴定出 31 个基因，其中 13 个基因影响依赖于 ROS 刺激的 Ref(2)P 多聚体的形成和定位。这些基因还含有跨膜蛋白，这可能是感知细胞外 ROS 刺激并诱导 Ref(2)P 多聚体形成的因子。未来，预计通过分析已鉴定的基因、自噬和Ref(2)P之间的关系，我们将能够阐明导致自噬缺陷肠道炎症的分子机制。