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

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。

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。