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ポリ（ADP-リボシル化）はマウス坐骨神経線維に存在し、シャルコー・マリー・トゥース1E神経変性モデルでは変化しています
Poly(ADP-ribosylation) is present in murine sciatic nerve fibers and is altered in a Charcot-Marie-Tooth-1E neurodegenerative model.
PMID: 28503382 PMCID: PMC5428328. DOI: 10.7717/peerj.3318.
抄録
背景:
ポリ-ADP-リボース（PARP）は、ポリ-ADP-リボースポリメラーゼ（PARP）が翻訳後のタンパク質修飾として合成し、主にポリ-ADP-リボースグリコヒドロラーゼ（PARP）によって異化されるポリマーです。細胞質にもPARPやPARPが存在するにもかかわらず、核内のPARPやPARPに注目した研究が行われており、クロマチン構造の維持やDNA損傷応答や転写制御に関与していることが明らかにされています。私たちは最近、VERO上皮細胞のE-カドヘリンリッチとアクチン細胞骨格に構造的・機能的に関連した非核PARPを検出しました。脊髄性シュワン細胞（SC）は、E-カドヘリンを豊富に含むオートタイプのPARによって安定化されています。私たちは、PARがこれらの領域にマッピングされるかどうかを考えました。また、CMT1-EモデルのTrembler-J(Tr-J)の末梢神経では、マイクロフィラメントのパターンが変化していることを明らかにした。私たちは、このような変化したF-アクチンパターンには、細胞質PARが付随しているのではないかと考えました。
BACKGROUND: Poly-ADP-ribose (PAR) is a polymer synthesized by poly-ADP-ribose polymerases (PARPs) as a postranslational protein modification and catabolized mainly by poly-ADP-ribose glycohydrolase (PARG). In spite of the existence of cytoplasmic PARPs and PARG, research has been focused on nuclear PARPs and PAR, demonstrating roles in the maintenance of chromatin architecture and the participation in DNA damage responses and transcriptional regulation. We have recently detected non-nuclear PAR structurally and functionally associated to the E-cadherin rich and the actin cytoskeleton of VERO epithelial cells. Myelinating Schwann cells (SC) are stabilized by E-cadherin rich autotypic . We wondered whether PAR would map to these regions. Besides, we have demonstrated an altered microfilament pattern in peripheral nerves of Trembler-J (Tr-J) model of CMT1-E. We hypothesized that cytoplasmic PAR would accompany such modified F-actin pattern.
方法:
野生型（WT）とTr-Jマウスの坐骨神経の凍結切除は、抗PAR抗体による免疫組織蛍光（抗体バリデーションを含む）、ファロイジンプローブによるF-アクチン検出およびDAPI/DNAカウンター染色を受けた。共焦点画像スタックは、コロケーション・ハイライターを用いて、半定量的画像解析を行った。
METHODS: Wild-type (WT) and Tr-J mice sciatic nerves cryosections were subjected to immunohistofluorescence with anti-PAR antibodies (including antibody validation), F-actin detection with a phalloidin probe and DAPI/DNA counterstaining. Confocal image stacks were subjected to a colocalization highlighter and to semi-quantitative image analysis.
結果:
坐骨神経におけるPARの存在を初めて明らかにした。その結果、細胞質PARはWT神経の非圧縮ミエリン領域でF-アクチンとコロケーションしていた。さらに、Tr-Jでは、細胞質PARはアクチンと密接な相関関係を持って増大していた。さらに、核内PARはWT神経で検出され、Tr-J神経では適度に増加していた。
RESULTS: We have shown for the first time the presence of PAR in sciatic nerves. Cytoplasmic PAR colocalized with F-actin at non-compact myelin regions in WT nerves. Moreover, in Tr-J, cytoplasmic PAR was augmented in close correlation with actin. In addition, nuclear PAR was detected in WT SC and was moderately increased in Tr-J SC.
DISCUSSION:
非コンパクトなミエリン領域（E-カドヘリンに富んだオートタイプの/アクチン固定領域を構成する）に関連するPARの存在、およびPARと上皮および神経におけるアクチン細胞骨格によって経験される共変化は、PARが/アクチン固定領域の構成要素である可能性を示唆しています。PARはアクチン複合体を安定化しているのか？この疑問は、細胞の構造生物学や細胞シグナル伝達ネットワークに強い意味を持っています。さらに、もしPARが安定化の役割を果たしているとすれば、そのような安定化は軸索分岐の生理的制御に関与している可能性があります。PARPおよびPARの変化は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハングトン病を含むいくつかの神経変性疾患に存在する。逆に、PARPを阻害すると、PARPは減少し、皮質ニューロンではニューロンの成長が促進されます。また、PARP阻害剤XAV939は骨髄化を改善することが明らかになりました。これまで、このような結果は核内PARP活性の観点から解釈されてきました。今回の結果は、健康な環境下での末梢神経線維のPARP化の存在を初めて示しています。また、Tr-JではPARylationが増加していることを明らかにしており、細胞質PARPとPARylationの正常・神経変性疾患における関与を再評価する必要があることを示唆しています。
DISCUSSION: The presence of PAR associated to non-compact myelin regions (which constitute E-cadherin rich autotypic /actin anchorage regions) and the co-alterations experienced by PAR and the actin cytoskeleton in epithelium and nerves, suggest that PAR may be a constitutive component of /actin anchorage regions. Is PAR stabilizing the -actin complexes? This question has strong implications in structural cell biology and cell signaling networks. Moreover, if PAR played a stabilizing role, such stabilization could participate in the physiological control of axonal branching. PARP and PAR alterations exist in several neurodegenerative pathologies including Alzheimer's, Parkinson's and Hungtington's diseases. Conversely, PARP inhibition decreases PAR and promotes neurite outgrowth in cortical neurons . Coherently, the PARP inhibitor XAV939 improves myelination , and . Until now such results have been interpreted in terms of nuclear PARP activity. Our results indicate for the first time the presence of PARylation in peripheral nerve fibers, in a healthy environment. Besides, we have evidenced a PARylation increase in Tr-J, suggesting that the involvement of cytoplasmic PARPs and PARylation in normal and neurodegenerative conditions should be re-evaluated.