AKAP-PKA 相互作用の破壊は、ヒト気道平滑筋における増殖マーカーの付随的な増加と高収縮性を誘導する

Disruption of AKAP-PKA Interaction Induces Hypercontractility With Concomitant Increase in Proliferation Markers in Human Airway Smooth Muscle.

• Hoeke A Baarsma
• Bing Han
• Wilfred J Poppinga
• Saskia Driessen
• Carolina R S Elzinga
• Andrew J Halayko
• Herman Meurs
• Harm Maarsingh
• Martina Schmidt

抄録

増殖性と収縮性の表現型を切り替える能力を持つ気道平滑筋（ASM）細胞は、気道閉塞がASMの肥大と過収縮性と関連している喘息や慢性閉塞性肺疾患（COPD）などの気道疾患の進行に寄与する可能性があります。A-キナーゼアンカータンパク質（AKAP）は、ASM細胞を含む様々な組織において重要な調節分子として出現している。AKAPはプロテインキナーゼA（PKA）の制御サブユニットを固定し、様々なターゲティングドメインを介して細胞内の局在化を誘導することができる。ここでは、細胞透過性ペプチドであるステアレート（st）-Ht31によるAKAP-PKA相互作用の破壊が、ヒトASM細胞の増殖および収縮性を変化させるかどうかを調べた。ヒトASMをst-Ht31で処理すると、培養細胞および無傷組織の両方で細胞増殖に関連するタンパク質マーカーの発現が増強されたが、細胞生存率や細胞周期の進行の増加は伴わなかった。印象的なことに、st-Ht31はヒトASM組織において、収縮タンパク質α-sm-アクチンのアップレギュレーションと同時に収縮力の発生を増強した。このα-sm-アクチンのアップレギュレーションは、mRNAの安定性、転写、翻訳に依存せず、プロテアソームの機能に依存しており、プロテアソーム阻害剤MG-132がst-Ht31の効果を阻害した。以上のことから、AKAP-PKA相互作用はASMの多機能性マーカーを制御していると考えられ、ASMの収縮性などの生理機能を変化させ、気道疾患の病態生理に寄与する可能性が示唆された。

With the ability to switch between proliferative and contractile phenotype, airway smooth muscle (ASM) cells can contribute to the progression of airway diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD), in which airway obstruction is associated with ASM hypertrophy and hypercontractility. A-kinase anchoring proteins (AKAPs) have emerged as important regulatory molecules in various tissues, including ASM cells. AKAPs can anchor the regulatory subunits of protein kinase A (PKA), and guide cellular localization via various targeting domains. Here we investigated whether disruption of the AKAP-PKA interaction, by the cell permeable peptide stearated (st)-Ht31, alters human ASM proliferation and contractility. Treatment of human ASM with st-Ht31 enhanced the expression of protein markers associated with cell proliferation in both cultured cells and intact tissue, although this was not accompanied by an increase in cell viability or cell-cycle progression, suggesting that disruption of AKAP-PKA interaction on its own is not sufficient to drive ASM cell proliferation. Strikingly, st-Ht31 enhanced contractile force generation in human ASM tissue with concomitant upregulation of the contractile protein α-sm-actin. This upregulation of α-sm-actin was independent of mRNA stability, transcription or translation, but was dependent on proteasome function, as the proteasome inhibitor MG-132 prevented the st-Ht31 effect. Collectively, the AKAP-PKA interaction appears to regulate markers of the multi-functional capabilities of ASM, and this alter the physiological function, such as contractility, suggesting potential to contribute to the pathophysiology of airway diseases.

Copyright © 2020 Baarsma, Han, Poppinga, Driessen, Elzinga, Halayko, Meurs, Maarsingh and Schmidt.