酸化ストレスのin vitroモデルにおけるSUMO-1-JNK-Tau軸の重要な役割と、クルクミンの保護効果によって打ち消された

The pivotal role of SUMO-1-JNK-Tau axis in an in vitro model of oxidative stress counteracted by the protective effect of curcumin.

• Lucia Buccarello
• Jessica Dragotto
• Federico Iorio
• Kambiz Hassanzadeh
• Massimo Corbo
• Marco Feligioni

抄録

酸化ストレスは、炎症と密接に関連し、多くの神経変性疾患の共通の特徴であることが知られている有毒な細胞状態です。酸化ストレスは、アルツハイマー病において重要な役割を果たすSUMOイル化、JNK、タウタンパク質の活性化を含むいくつかの分子過程を修飾します。本研究では、酸化ストレスモデル（SHSY5Y細胞株）において、SUMO-1-JNK-Tauタンパク質とその分子標的との間に強い相互作用があることを明らかにしました。誘発された酸化ストレスは、カスパーゼ3、LC3BII/Iおよびユビキチンのレベルが変化したことを示す分解システムの欠乏につながった。クルクミンは抗酸化作用と抗炎症作用を持つ天然化合物であり、SUMO-1、JNK、タウの機能を再平衡化して酸化ストレスに対処することが実証されました。重要なことは、5μMのクルクミンは、細胞の生存率の効率的な回復、細胞死の減少、タンパク質分解マーカーレベルの変化の正常化を誘導した。興味深いことに、H2O2処理は核小体（NB）にSUMO-1-p-JNK-Tauタンパク質の強い共局在化を誘導し、クルクミンはこれらの核凝集体を減少させることができることを発見した。これらの結果は、酸化ストレスにおけるSUMO-1-JNK-Tau軸の重要な役割と、この病理学的イベントに対するクルクミンの保護効果を強調しており、本質的な細胞プロセスを制御するためのSUMO/deSUMOylationバランスの重要性に焦点を当てています。

Oxidative stress is a toxic cellular condition, strictly related to inflammation and known to be a common feature of many neurodegenerative diseases. The imbalanced redox state modifies several molecular processes including protein SUMOylation, JNK and Tau protein activation, important actors in Alzheimer's disease. In this study, we showed a strong interaction among SUMO-1-JNK-Tau proteins and their molecular targets in an in vitro model (SHSY5Y cell line) of oxidative stress in which a significant reduction of cell viability and an augmented cell death was induced by increased doses of H2O2. The evoked oxidative stress led to a deficiency in the degradation system showing altered levels of Caspase-3, LC3BII/I and Ubiquitin. Curcumin, a natural compound with anti-oxidant and anti-inflammatory effects, demonstrated to tackle oxidative stress re-equilibrating SUMO-1, JNK and Tau functions. Importantly, 5 μM of curcumin induced an efficient recovery of cell viability, a reduction of cell death and a normalization of altered protein degradation marker levels. Interestingly, we found that H2O2 treatment induced a strong co-localization of SUMO-1-p-JNK-Tau proteins in nuclear bodies (NBs) and that curcumin was able to reduce these nuclear aggregates. These results highlight the SUMO-1-JNK-Tau axis key role in oxidative stress and the protective effect of curcumin against this pathological event, focusing on the importance of SUMO/deSUMOylation balance to regulate essential cellular processes.

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