DMPKは腫瘍抑制因子p53依存性細胞死の新たなメディエーター候補である

DMPK is a New Candidate Mediator of Tumor Suppressor p53-Dependent Cell Death.

• Katsuhiko Itoh
• Takahiro Ebata
• Hiroaki Hirata
• Takeru Torii
• Wataru Sugimoto
• Keigo Onodera
• Wataru Nakajima
• Ikuno Uehara
• Daisuke Okuzaki
• Shota Yamauchi
• Yemima Budirahardja
• Takahito Nishikata
• Nobuyuki Tanaka
• Keiko Kawauchi

抄録

腫瘍抑制因子p53は、DNA損傷によるアポトーシス（腫瘍の進行を防ぐ生物学的プロセス）に不可欠な役割を果たしている。アポトーシスが起こると細胞の形が劇的に変化し、それに伴ってアクトミオシンの収縮が起こるが、p53がどのようにしてDNA損傷物質に反応してアクトミオシンの収縮を制御しているのかは全く不明であった。そこで、ミオシンの調節因子をコードする新規なp53調節遺伝子を同定するために、DNAマイクロアレイ解析を行った。その結果、DNA損傷剤であるドキソルビシンに応答して、アクトミオシン収縮をアップレギュレートすることが知られているミオトニックジストロフィープロテインキナーゼ(DMPK)の発現がp53依存的に増加することがわかった。DMPK遺伝子のプロモーター領域には潜在的なp53結合配列が含まれており、そのプロモーター活性はp53ファミリー蛋白質p73の過剰発現によって上昇したが、意外にもp53の発現はなかった。さらに、ドキソルビシン処理により p73 発現が誘導され、これが p53 のダウンレギュレーションにより有意に減衰することを見いだした。これらのデータは、p53がp73の発現をアップレギュレーションすることでDMPKの発現を誘導していることを示唆している。また、DMPK の過剰発現はアクトミオシン皮質の収縮を促進し、それに伴って膜ブローブの形成、細胞接着の喪失、そしてそれに伴うカスパーゼの活性化をもたらす。これらの結果から、DNA損傷によるアクトミオシン皮質の収縮とそれに伴う細胞死を媒介するp53-p73-DMPK軸が存在することが示唆された。

Tumor suppressor p53 plays an integral role in DNA-damage induced apoptosis, a biological process that protects against tumor progression. Cell shape dramatically changes when cells undergo apoptosis, which is associated with actomyosin contraction; however, it remains entirely elusive how p53 regulates actomyosin contraction in response to DNA-damaging agents. To identify a novel p53 regulating gene encoding the modulator of myosin, we conducted DNA microarray analysis. We found that, in response to DNA-damaging agent doxorubicin, expression of myotonic dystrophy protein kinase (DMPK), which is known to upregulate actomyosin contraction, was increased in a p53-dependent manner. The promoter region of DMPK gene contained potential p53-binding sequences and its promoter activity was increased by overexpression of the p53 family protein p73, but, unexpectedly, not of p53. Furthermore, we found that doxorubicin treatment induced p73 expression, which was significantly attenuated by downregulation of p53. These data suggest that p53 induces expression of DMPK through upregulating p73 expression. Overexpression of DMPK promotes contraction of the actomyosin cortex, which leads to formation of membrane blebs, loss of cell adhesion, and concomitant caspase activation. Taken together, our results suggest the existence of p53-p73-DMPK axis which mediates DNA-damage induced actomyosin contraction at the cortex and concomitant cell death.