本研究では、TNF/Eigerシグナルのアップレギュレーションが、ショウジョウバエ精巣における栄養補給時の幹細胞の回復と組織の恒常性維持を媒介していることを明らかにした

Upregulated TNF/Eiger signaling mediates stem cell recovery and tissue homeostasis during nutrient resupply in Drosophila testis.

• Yi Chieh Chang
• Hsin Tu
• To-Wei Huang
• Bo-Wen Xu
• Haiwei Pi

抄録

幹細胞の活性と細胞分化は、生殖腺の栄養状態に強く影響されている。しかし、生殖腺の幹細胞活性と栄養供給量を結びつけるシグナルについては、まだほとんど知られていない。本研究では、ショウジョウバエ精巣での長期的なタンパク質飢餓に対する反応として、精巣平滑筋で腫瘍壊死因子アイガー（Egr）がアップレギュレーションされていることを示した。Egrは飢餓による生殖細胞と体性幹細胞数の変化には必須ではありませんが、Egrとその受容体グリンデルワルドは、タンパク質再供給時の体性嚢胞幹細胞（CySC）の回復ダイナミクスに影響を与えています。さらに、Egrはまた、再給餌によって誘発されたCySC自己再生タンパク質の異所性発現と初期生殖細胞の蓄積にも関与しています。Egrは主にショウジョウバエのJun N-terminal kinase (JNK)シグナルを介して作用している。本研究では、JNKのシグナル伝達を阻害することで、体細胞と生殖細胞の両方で再給餌による異常が抑制されることを明らかにしました。以上のことから、本研究では、タンパク質飢餓状態からの幹細胞の回復と精子形成に Egr のアップレギュレーションが有益な効果と有害な効果の両方をもたらしていることが明らかになった。

Stem cell activity and cell differentiation is robustly influenced by the nutrient availability in the gonads. The signal that connects nutrient availability to gonadal stem cell activity remains largely unknown. In this study, we show that tumor necrosis factor Eiger (Egr) is upregulated in testicular smooth muscles as a response to prolonged protein starvation in Drosophila testis. While Egr is not essential for starvation-induced changes in germline and somatic stem cell numbers, Egr and its receptor Grindelwald influence the recovery dynamics of somatic cyst stem cells (CySCs) upon protein refeeding. Moreover, Egr is also involved in the refeeding-induced, ectopic expression of the CySC self-renewal protein and the accumulation of early germ cells. Egr primarily acts through the Jun N-terminal kinase (JNK) signaling in Drosophila. We show that inhibition of JNK signaling in cyst cells suppresses the refeeding-induced abnormality in both somatic and germ cells. In conclusion, our study reveals both beneficial and detrimental effects of Egr upregulation in the recovery of stem cells and spermatogenesis from prolonged protein starvation.