ミトコンドリアストレス応答が中枢神経系から末梢組織に伝わることの発見 (Cell 2016年9月8日号掲載論文)

要するに、ミトコンドリアのストレス応答が、中枢神経系から末端の組織に伝播していうことを示した論文。

 

ということで今回abstractを全訳するのは、2016年9月8日号Cellに掲載の「Neuroendocrine Coordination of Mitochondrial Stress Signaling and Proteostasis. (ミトコンドリアストレスシグナル伝達およびプロテオスタシス*1のための神経内分泌調節)」という論文で、前回に引き続き、米国University of California, BerkeleyのDr. Andrew Dillinの仕事である。*2

 

論文の視覚的なイメージには、Figure 7. Model of Cell-Non-Autonomous Communication of Mitochondrial Stress by Serotonin Signaling in Response to Neuronal polyQ40 Expression.を参考にすると良いと思います。

 

abstract

During neurodegenerative disease, the toxic accumulation of aggregates and misfolded proteins is often accompanied with widespread changes in peripheral metabolism, even in cells in which the aggregating protein is not present. The mechanism by which the central nervous system elicits a distal reaction to proteotoxic stress remains unknown. We hypothesized that the endocrine communication of neuronal stress plays a causative role in the changes in mitochondrial homeostasis associated with proteotoxic disease states. We find that an aggregation-prone protein expressed in the neurons of C. elegans binds to mitochondria, eliciting a global induction of a mitochondrial-specific unfolded protein response (UPRmt), affecting whole-animal physiology. Importantly, dense core vesicle release and secretion of the neurotransmitter serotonin is required for the signal’s propagation. Collectively, these data suggest the commandeering of a nutrient sensing network to allow for cell-to-cell communication between mitochondria in response to protein folding stress in the nervous system.

(私訳と勝手な注釈)

神経変性疾患において、凝集タンパク質およびミスフォールドタンパク質の有毒な蓄積には、凝集タンパク質が存在しない細胞においてさえ、末梢代謝の変化を伴うことが多い。中枢神経系がタンパク質毒性ストレスに対して、遠位部における反応を誘発するメカニズムは未知だ。著者らはそこで、神経細胞ストレスの内分泌伝達が、毒性疾患状態のミトコンドリア恒常性変化の原因であるという仮説を立てた。 線虫の神経で発現させた凝集しやすいタンパク質が、ミトコンドリアに結合し、ミトコンドリア特異的なストレス応答(UPRmt)を誘発し、全身に影響を及ぼすことがわかった。有芯小胞*3の放出および神経伝達物質セロトニンの分泌が、シグナルの伝播に必須であることがわかった。以上を合わせて考えると、神経系ミトコンドリアストレス応答が、細胞間情報伝達の様式で伝播し、栄養感知ネットワークを統括していることが示唆された。

 

前回の論文でその伝播様式の一部が明らかになったということである。ROSとUPRmtの関連性を探る論文を探していたのだが、あまり良い論文を見つけられずこの論文を選んだが、前回の論文を読んでからだと得られる情報は少なかった。

明日はcellなうなうのもう片方を読んでみたいと思う。おそらくROSは出てこないが、やっとこさcell autonomousなUPRmt伝達のお話です。

*1:Proteostasis (プロテオスタシス) とは全ての細胞が求めている状態、 つまり全てのタンパク質が共存し、最適な効力を発揮するようにお互い に働きがけているバランスのとれた状態を指す。

*2:https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(16)31139-4

*3:有芯顆粒とも。シナプス小胞に似ているが少し異なる。参考:シナプス小胞 - 脳科学辞典