EMBO Rep. 2013 Nov 29;14(12):1127-35. doi: 10.1038/embor.2013.168. Epub 2013 Nov 1.
Loss of iron triggers PINK1/Parkin-independent mitophagy.
【タイトル】
鉄の欠乏がPINK1/Parkin非依存的なマイトファジーを引き起こす。
【要旨】
著者らはリソソームへ輸送されることで色の変化がおきるように蛍光標識されたミトコンドリアを使用してマイトファジーを同定する簡単なアッセイ方法を開発した。これを用いると強いマイトファジー反応を引き起こす一連の化合物として鉄のキレーターが同定された。鉄のキレートにより誘導されるマイトファジーは細胞の解糖作用を引き起こすが、PINK1の安定化やParkinの活性化は引き起こさず、ヒトの初代培養繊維芽細胞だけでなくParkin変異を有するパーキンソン病患者の繊維芽細胞でもマイトファジーが引き起こされた。今回同定し、特徴づけたマイトファジー経路の誘導により、ミトコンドリアのクリアランスが有利であるいくつかの神経変性疾患の治療法となる可能性がある。
【内容】
①pBABE-hygベクター（たぶんSV40プロモーター下）にmCherry+GFP+hFIS1 101-152(ミトコンドリア外膜ターゲッティングシグナル)をひっけたものをいれる。通常のpHなら赤と緑の蛍光が観察されるが、マイトファジーでリソソームにいくと酸性がつよいので赤のみ光る。これを神経芽細胞のSH-SY5へウイルスをつかってトランスフェクションした。
②①のシステムで色々な化合物を観察したところ、鉄のキレート剤（鉄を捕まえてしまう化合物）がマイトファジーを強く誘導した（DFPとDFOというキレート剤を使用）。
③DFP処理するとLC３がCoxⅣとひっつき、ミトコンドリアのタンパクが減少する。
④DFP処理すると呼吸能はおちるが、ATP産生は低下しない。これは解糖によるエネルギー生成に代謝がシフトしたためと考えられる。
⑤DFP処理してもPINK1やParkinの発現は上昇しない。
⑥PARK2(Parkin)に変異のあるパーキンソン病患者の細胞でもDFPによりマイトファジーをWTと同定度誘導できた。
【まとめ】
神経変性疾患では鉄の蓄積がみられることがあり、これがマイトファジーを誘導しない理由の一つかもしれない。鉄が欠乏するとParkin-PINKとは別経路でマイトファジーを誘導してダメなミトコンドリアを排除してくれるのでこの経路のさらなる解明が重要だ。
【参考文献】
神経変性疾患と鉄の蓄積
Nat Med. 2012 Jan 29;18(2):291-5. doi: 10.1038/nm.2613.
Tau deficiency induces parkinsonism with dementia by impairing APP-mediated iron export.