虚血後のC-MYCのリシン148のアセチル化はニューロンを保護する
研究背景
本研究は、がんに関連する転写因子c-mycが虚血性脳卒中後のペナンブラ領域のニューロンにおいて果たす役割を探究しました。c-mycの細胞死と生存における役割は認識されていますが、その翻訳後修飾、特にアセチル化に関する虚血モデルでの研究はまだ不十分です。これらの修飾を調査することは、中枢神経系におけるc-mycの活性を制御する上で重要な臨床的意義を持つ可能性があります。現在、c-mycのアセチル化に関する研究は非神経細胞に限られていることが多いため、本研究は脳卒中回復期におけるその発現を調査し、アセチル化による調節メカニズムを探ることを目的としています。
論文出典
本論文の研究成果は、V.V. Guzenko、S.S. Bachurin、V.A. Dzreyan、A.M. Khaitin、Y.N. Kalyuzhnaya、S.V. Demyanenkoらによって、ロシア南連邦大学およびロストフ州立医科大学で共同で行われ、『Neuromolecular Medicine』2024年第26巻第8号に掲載されました。
研究プロセスと方法
研究対象と実験方法
実験にはCD-1マウスと成体雄Wistarラットをモデルとして使用しました。光血栓症（photothrombotic）誘発脳虚血モデルを用いて、右感覚運動皮質に対して片側光刺激を行いました。研究では、異なる時点（4時間、24時間、7日後）でサンプリングを行い、c-mycの発現とそのアセチル化状態を分析しました。
免疫蛍光顕微鏡技術
二重免疫蛍光法を用いて、虚血後のペナンブラ細胞におけるc-mycとそのアセチル化変異体の発現と分布を確認しました。画像処理ソフトウェアを用いて蛍光強度を計算し、Jacopプラグインを使用してタンパク質の共局在を評価しました。研究では、ウェスタンブロッティング技術とタンパク質免疫共沈降を用いて、c-mycの核内および細胞質での発現とそのアセチル化レベルの変化を確認しました。
分子動力学シミュレーション
GROMACSソフトウェアパッケージを用いて分子動力学シミュレーションを行い、c-mycタンパク質の148位と323位のアセチル化がその構造に与える影響をシミュレーションしました。シミュレーション結果は、148位のアセチル化がc-mycの空間構造に大きな影響を与え、核孔を通過する能力を制限し、細胞質での蓄積を引き起こす可能性があることを示しました。
研究方法のまとめ
研究では、異なる阻害剤（p300アセチル転移酶特異的阻害剤プルンバギンや脱アセチル化酵素阻害剤mi192など）を用いて、異なる酵素がc-mycのアセチル化/脱アセチル化に与える影響を調査し、細胞アポトーシス検出（TUNEL）を用いてこれらの阻害剤が神経細胞アポトーシスに与える影響を評価しました。
主な結果
虚血後のペナンブラ細胞におけるc-mycの発現変化
虚血後の急性期（4時間および24時間）において、c-mycの大脳皮質核内での発現が著しく増加し、主にp300アセチル転移酶によって148位でアセチル化されました。その後の免疫蛍光とウェスタンブロットの結果は、c-mycのニューロン細胞質でのアセチル化レベルが著しく増加したことを示しましたが、回復期には対照レベルを超えませんでした。
c-mycの148位アセチル化の機能的意義
分子動力学シミュレーションは、148位のアセチル化がc-mycの構造を大きく変化させ、その核内局在を減少させる可能性があり、転写因子としての機能を低下させる可能性があることを示しました。さらに、このアセチル化はc-mycと未知の細胞質タンパク質との相互作用を強化し、細胞質での蓄積を促進する可能性があり、これがアポトーシス促進効果を抑制する可能性があります。
実験データによる裏付け
p300およびsirt2酵素阻害剤を用いた実験では、p300阻害剤プルンバギンおよび脱アセチル化酵素阻害剤（sirt2阻害剤AK7など）が、異なる細胞内構造におけるc-mycのアセチル化レベルに影響を与えることが分かり、c-mycの機能調節におけるアセチル化の重要性をさらに裏付けました。
研究の価値と意義
この研究は、c-mycの148位でのアセチル化を調節することが、虚血性損傷状態下でのその機能に大きな影響を与えることを示しています。p300アセチル転移酶の活性を高めるか、特異的なsirt2阻害剤を使用してc-mycのアセチル化レベルを増加させることが、虚血後のニューロン再生を促進する潜在的な治療戦略となる可能性があります。この研究は、虚血性脳損傷後の神経保護治療に重要な示唆を与えると同時に、がん関連タンパク質の非腫瘍環境での機能理解を拡大しています。
研究のハイライト
- 重要な翻訳後修飾部位の発見：脳虚血におけるc-mycの重要な148位アセチル化を初めて明らかにしました。
- 革新的な方法：免疫共沈降、二重免疫蛍光、分子動力学シミュレーションを組み合わせて、c-mycのアセチル化がその機能に与える影響を系統的に分析しました。
- 潜在的な臨床応用：酵素阻害剤を用いてc-mycのアセチル化を調節することで、虚血性脳損傷に対する新しい治療戦略を提供します。
この研究は、ニューロンにおけるc-mycの作用メカニズムの理解を深めただけでなく、将来の虚血性脳損傷治療に新たな可能性を提供しています。