分子シャペロン、Hsp27とαBクリスタリンの細胞内蛋白質品質管理に果たす役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14037276
• Research Institution: Institute for Developmental Research, Aichi Human Service Center
• Principal Investigator: 加藤 兼房 愛知県心身障害者コロニー・発達障害研, 究所・生化学部, 部長 (50022801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 秀記 愛知県心身障害者コロニー・発達障害研, 究所・生化学部, 研究員 (40311443) ; 稲熊 裕 愛知県心身障害者コロニー・発達障害研, 究所・生化学部, 主任研究員 (10250250)
• Keywords: Hsp27 / αBクリスタリン / プロテアソーム / ユビキチン / 蛋白質合成阻害剤 / リン酸化 / 細胞死 / 熱ショック因子

Research Abstract

(1)デスミン関連ミオパシー患者の一家系で報告されているαBクリスタリンの変異体であるR120GαBクリスタリンの哺乳動物細胞内における性質について解析した。一過性に発現させたR120GαBクリスタリンは、主に細胞成分の不溶性画分に存在し、細胞内で複数の封入体を形成していること、そして、Hsp27を共発現することでその封入体形成を阻止できることを明らかにした。
(2)ロテアソーム阻害剤(MG-132)に対するHsp27とαBクリスタリンの応答を、ヒトグリオーマ細胞U373MGおよびU251MGを用いて解析し、以下の結果を得た。
1)MG-132で誘発される両シャペロンの誘導および不溶性分画への蓄積とユビキチン化蛋白質の蓄積は、細胞内封入体の形成をもたらし、細胞死を引き起こした。
2)しかし、シクロヘキシミドなどの蛋白合成阻害剤を共存させると、熱ショック因子(HSF)の活性化が阻止され、不要性分画への上記蛋白質の蓄積と封入体形成が阻止されて細胞死が一時的に防御された。
3)逆に、MG-132によるHSFの活性化を促進する作用のあるlipoxygenaseの阻害剤、nordihydroguaiaretic acid (NDGA)を共存させると、両シャペロンの不溶性分画への蓄積とユビキチン化蛋白質の蓄積が増加した。NDGA単独では上記の作用は認められなかった。
以上の結果より、プロテアソーム阻害剤によるαBクリスタリンおよびHsp27の不溶性分画への蓄積はHSFの活性化が密接に関与していることが示唆された。
(3)αBクリスタリンと相互作用する蛋白質を同定するためyeast two-hybrid法によるスクリーニングを開始した。これまでに複数の陽性クローンを得て、それらの全長cDNAを取得し、結合ドメインの解析、組換え蛋白質の精製、培養細胞での発現などを現在行っている。
(4)酸化ストレスが神経組織封入体形成に関与していることが知られている。現在酸化ストレス(diethyl maleate, diamide,過酸化水素)と細胞内蛋白質の異常蓄積について解析中である。

Research Products

• [Publications] Tanabe, K.: "Contrasting effects of midazolam on induction of heat shock protein 27 by vasopressin and heat in aortic smooth muscle cells"J. Cell Biochem.. 84. 39-46 (2002)
• [Publications] Hatakeyama, D.: "Upregulation by retinoic acid of transforming growth factor-beta-stimulated heat shock proten 27 induction in osteoblasts : involvement of mitogen-activated protein kinases"Biochim. Biophys. Acta. 1589. 15-30 (2002)
• [Publications] Tokuda, H: "Mechanism of prostagrandin E2-stimulated heat shock protein 27 induction in osteoblast-like MC3T3-E1 cells"Endocrinol. 172. 271-281 (2002)
• [Publications] Ito, H.: "Inhibition of proteasomes induces accumulation, phosphorylation and recruitment of HSP27 and αB-crystallin to aggresomes"J. Biochem.. 131. 593-603 (2002)
• [Publications] Wang, H.: "Biochemical changes in the central nervous system of rats exposed to 1-bromopropane for seven days"Toxicol. Sci.. 67. 114-120 (2002)
• [Publications] Yamauchi, S.: "Phosphorylation of neuroglycan C, a brain-specific transmembrane chondroitin sulfate proteoglycan, and its localization in the lipid rafts"J. Biol. Chem.. 277. 20583-20590 (2002)
• [Publications] Hirade, K.: "Thrombin stimulates dissociation and induction of HSP27 via p38 MAPK in vascular smooth muscle cells"Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol.. 283. H941-H948 (2002)
• [Publications] Kato, K.: "Innervation-dependent phosphorylation and accumulation of αB-crystallin and Hsp27 as insoluble complexes in disused muscle"FASEB J.. 16. 1432-1434 (2002)
• [Publications] Kozawa, O.: "Specific induction of heat shock protein 27 by glucocorticoid in osteoblasts"J. Cell. Biochem.. 86. 357-364 (2002)
• [Publications] Katoh-Semba, R.: "Riluzole enhances expression of brain-derived neurotrophic factor with consequent proliferation of granule precursor cells in the rat hippocampus"FASEB J.. 16. 1328-1330 (2002)
• [Publications] 伊東秀記: "Heat Shock Protein (HSP)の薬理学への応用:低分子量HSPと細胞内タンパク質凝集体(加藤兼房編)"日本薬理学会誌. 6 (2003)
• [Publications] Kato, K.: "Expression and phosphorylation of mammalian small heat shock proteins. in Small Stress Proteins. Progress in Molecular and Subcellular Biology vol 28 (eds. A-P.Arrigo, W.E.G.Muller)"Springer Verlag, Heidelberg. 22 (2002)