脳梗塞病態の分子生物学的理解と治療応用

「脳梗塞とシャペロン介在性オートファジー」

オートファジーは、細胞内のタンパク・小器官をリソソームに運搬し分解する機構と定義されてるが、リソソームへの運搬様式の違いによりマクロオートファジー(MA)、ミクロオートファジー(mA)、シャペロン介在性オートファジー(CMA)の大きく3つに分類される。中でも、CMAはHsc70複合体（Hsc70, Hsp40, Bag-1など）がKFERQ モチーフを持つ細胞質蛋白を認識しLAMP-2A陽性リソソームへ運搬し基質特異的に分解を行う事が知られている。

　一方で、齧歯類脳虚血モデルにおいて、虚血耐性を獲得した海馬CA1錐体細胞でHsp40とHsc70が共時的に発現誘導される事象を報告していた(Tanaka S. et al., J Neurosci Res. 2002)。Hsp40とHsc70はCMA基質認識・運搬に関わるHsc70複合体に含まれることから、脳虚血環境下においてMAのみならずCMAも活性化している可能性が考えられ、脳虚血環境下におけるCMAの役割を検討した。

　まず、我々はCMA基質タンパクであるGAPDHとHaloTagの融合タンパク（GAPDH-HT indicator）を作成し、一細胞レベルでのCMA活性評価を可能にするツールを作製した(Seki T. et al., PLoS One 2012)（図1）。次に、脳虚血環境下におけるCMAの神経細胞死に果たす役割を検討するため， Neuro2A細胞の低酸素負荷モデルを用いて検討を行った。CMAのkey moleculeであるLAMP-2Aは1%低酸素曝露後48時間をピークに発現誘導され、GAPDH-HT indicatorを用いた検討においても、低酸素負荷によるCMA活性化が確認された（図2）。さらに、LAMP-2AノックダウンやCMA活性化薬を用いた検討により、CMAが低酸素環境下では神経細胞保護的に作用することを明らかにした（Dohi E. et al, Neurochem Int, 2012）。

主な関連論文

1.       Dohi E, Tanaka S, Seki T, Miyagi T, Hide I, Takahashi T, Matsumoto M, Sakai N, Hypoxic stress activates chaperone-mediated autophagy and modulates neuronal cell survival, Neurochemistry International, 60: 431-442, 2012. [PubMed]

2.       Seki T, Yoshino KI, Tanaka S, Dohi E, Onji T, Yamamoto K, Hide I, Paulson HL, Saito N, Sakai N, Establishment of a novel fluorescence-based method to evaluate chaperone-mediated autophagy in a single neuron, PLoS One, 7: e31232, 2012. [PubMed]

3.       Tanaka S, Kitagawa K, Ohtsuki T, Yagita Y, Takasawa K, Hori M and Matsumoto M, Synergistic induction of HSP40 and HSC70 in the mouse hippocampal neurons after cerebral ischemia and ischemic tolerance in gerbil hippocampus. J Neurosci Res, 67: 37-47, 2002. [PubMed]