小胞体からミトコンドリアへのストレス伝達と神経細胞死についての研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580739
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 堀 修 金沢大学, 医学系研究科, 助教授 (60303947)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北尾 康子 金沢大学, 医学系研究科, 助手 (00019613) ; 小川 智 金沢大学, 医学系研究科, 教授 (90283746)
• Keywords: 小胞体ストレス / ミトコンドリア機能 / 神経細胞死

Research Abstract

1)小胞体ストレス下で起こる、ミトコンドリア内ストレス応答のメカニズムについて
細胞が小胞体ストレス(小胞体にunfoldな蛋白が蓄積するようなストレス)に暴露されると、小胞体上の膜蛋白PERKが活性化され、細胞質での蛋白合成は低下する。このことは、小胞体を保護する上で極めて重要なことであるが、同時にミトコンドリア内のある蛋白複合体に対しては、発現のアンバランスを生じ、unfoldな蛋白を増やす事になる。しかし、このような状況下では、Lon、Ymel、GRP75/mtHSP70等のミトコンドリア内ATP依存性蛋白や分子シャペロンの発現が誘導され、ミトコンドリア環境に改善に努めると考えられる。我々は、今回、そのメカニズムについてPERK欠損細胞を用いて検討した(ニューヨーク大学Dr.Ronとの共同研究)。PERK(+/+)の繊維芽細胞をツニカマイシン或いはサプシガルジンなどで処理すると、8時間以内にLonやGRP75/mtHSP70がmRNAレベルで誘導されるが、PERK(-/-)の繊維芽細胞では、このような誘導は認められなかった。このことから、小胞体のストレス下で起こるミトコンドリアストレス応答には、PERKの働きが重要であることが判明した。
2)Lonの強制発現とミトコンドリア機能について
野生型、及びプロテアーゼ活性を持たない変異型Lon蛋白(シャペロン機能は保持されている)をHeLa細胞に強制発現させたところ、いずれの場合も、小胞体ストレス下に於けるcytochrome Coxydaseの会合は促進され、ミトコンドリア膜電位の低下は部分的ではあるが阻止された。このことは、小胞体ストレス下に於いて誘導されるLonは、特に分子シャペロンとして重要な働きを担っている事を示唆している。現在、神経系cell line SH-SY5Yを用いて同様の実験を計画している。

Research Products

• [Publications] Hori, O他: "Transmission of cell stress from endoplasmic reticulum to mitochondria : enhanced expression of Lon protease"J Cell Biol.. 157(7). 1151-1160 (2002)
• [Publications] Miyazaki, M他: "Expression of 150-kd oxygen-regulated protein in the hippocampus suppresses delayed neuronal cell death"J Cereb Blood Flow Metab.. 22. 979-987 (2002)