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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15032265
• 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, 所長 (50022801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 秀紀 愛知県心身障害者コロニー・発達障害研, 究所・神経制御学部, 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・神経制御学部, 主任研究員 (10250250)
• Keywords: 細胞内封入体 / プロテアゾーム阻害剤 / プロスタグランヂンJ2 / Hsp27 / リン酸化 / Heat Shock Factor / 蛋白質合成阻害剤 / ユビキチン化蛋白質

Research Abstract

プロテアゾーム阻害剤およびプロスタグランヂンJ2をヒトグリオーマU251細胞に暴露すると誘導される細胞内封入体の形成を解析して以下の結果を得た。
(1)上記薬物暴露により、Hsp27、とくにリン酸化型とユビキチン化された蛋白質が不溶性分画に蓄積し、これらが封入体となり細胞内に蓄積し、やがて細胞死を引き起こした。Hsp27のリン酸化を抑制する薬剤を共存させても不溶性蛋白質複合体および封入体の形成は影響を受けなかった。しかし、蛋白質合成阻害剤であるシクロヘキシミドやアニソマイシンが共存すると、不溶性蛋白質複合体および封入体の形成は阻止され、細胞死が一時的に防御された。
(2)プロテアゾーム阻害剤およびプロスタグランヂンJ2は、熱ショック転写因子(HSF)を活性化し、ストレス蛋白質(シャペロン)の合成を誘導することが知られている。シクロヘキシミドおよびアニソマイシンはHSFの活性化を完全に阻止した。
(3)細胞を低濃度のプロテアゾームで処理するときに、HSFの活性化促進剤であるnordihydroguaia-retic acid (NDGA)を共存させると不溶性蛋白質複合体の形成が促進され、HSFの活性化が関与している可能性が示唆された。
(4)HSF1遺伝子を破壊したマウス胎児線維芽細胞(MEF)をプロテアゾーム阻害剤で処理すると、野生細胞(wild type細胞)に比べて明らかに不溶性蛋白質複合体形成が少なく、引き続き起きる細胞死も抑制されていることが分かった。
以上の結果より、細胞内封入体形成にHSFが関与していることが示唆された。しかし、Hsp27およびそのリン酸化の生理的・病理的意義は未明である。

Research Products

• [Publications] Kozawa O: "HSP200, low-molecular-weight heat shock-related protein, acts extracellularly as a regulator of platelet functions : a novel defense mechanism."Life Sci.. 72. 113-124 (2003)
• [Publications] Tokuda H: "Contrasting effects of triiodothyronine on heat shock protein 27 induction and vascular endothelial growth factor synthesis stimulated by TGF-beta in osteoblasts."Mol Cell Endocrinol.. 201. 33-38 (2003)
• [Publications] Wang H: "Dose-dependent biochemical changes in rat central nervous system after 12-week exposure to 1-bromopropane."Neurotoxicology. 24. 199-206 (2003)
• [Publications] Kim H-C: "Immunocytochemical evidence that amyroid b (1-42) impairs endogenous antioxidant systems in vivo."Neurosci.. 119. 399-419 (2003)
• [Publications] Niwa, M: "Involvement of p38 mitogen-activated protein kinase in heat shock protein 27 induction in human neutrophils."Eur.J.Pharmacol.. 466. 245-253 (2003)
• [Publications] Wang, X: "Mechanism of simvastatin on induction of heat shock protein in osteoblasts."Aroh.Biochem.Biophys. 415. 6-13 (2003)
• [Publications] Katoh-Semba R: "NT-4 protein is localized in neuronal cells in the brain stem as well as the dorsal root ganglion of embryonic and adult rats."J.Neurochem.. 85. 660-668 (2003)
• [Publications] Ito H: "Hsp27 suppresses the formation of inclusion bodies induced by expression of R120 GaB-crystallin, a cause of desmin-related myopathy."Cell. Mol.Life Sci.. 60. 1217-1223 (2003)
• [Publications] 伊東秀紀: "低分子量HSPと細胞内蛋白質凝集体"日本薬理学会誌. 121. 27-32 (2003)
• [Publications] Takenaka, M.: "Platelet-derived growth factor-BB phosphorylates heat shock protein 27 in cardiac myocytes."J.Cell Biochem.. 91. 316-324 (2004)
• [Publications] 伊東秀記: "細胞内蛋白質品質管理と低分子量分子シャペロン"蛋白質核酸酵素増刊号「細胞における蛋白質の一生」. (印刷中).