哺乳類細胞における浸透圧ストレスの感知およびシグナルへの変換機構の解明

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細胞内外の浸透圧差に従った水の流出入により、細胞体積が受動的に変化する状況を浸透圧ストレスと呼ぶ。生体では、腎臓や消化管などの細胞が常に浸透圧ストレスに晒されうるほか、高血圧や脳浮腫などの疾患は浸透圧の変化を伴う。従って、細胞の浸透圧ストレス応答機構の解明は、生物学だけでなく医療や創薬にとっても重要な課題であるが、哺乳類細胞において、浸透圧ストレスの感知やシグナル伝達の分子機構はほぼ未解明である。近年同定されたASK3は、高浸透圧ストレス下で不活性化することで細胞の体積回復と生存に寄与する。我々は、ASK3の不活性化制御因子をゲノムワイドsiRNAスクリーニングにより網羅的に同定し、機能解析を行うことで、哺乳類細胞の高浸透圧ストレス感知・伝達機構を解明することを目指した。本研究は、スクリーニングの陽性因子として同定されたプロテアソームによるASK3不活性化機構とその意義の解明を目的とした。そして、平成30年度までに、プロテアソームがタンパク質分解により定常状態におけるASK1の発現量を負に制御し、ASK1のキナーゼ活性依存的なASK3の活性上昇を抑制することが、ASK3の不活性化に重要であることを主に示した。令和元年度の研究の結果、高浸透圧ストレスにおけるプロテアソームを介したASK3不活性化機構には、ASK3の脱リン酸化酵素として報告されているProtein phosphatase 6 (PP6)が関与しないことが示された。また、プロテアソーム活性阻害時には、ASK1によるASK3の活性上昇およびASK3によるASK1の活性化抑制の両方が高浸透圧ストレス下のアポトーシス制御に重要であることが新たに示唆された。以上の成果により、ASK1-ASK3間の相互活性制御がプロテアソーム活性に応じて変化することで、高浸透圧ストレス下の細胞応答が調節されるというモデルを立てるに至った。