ヒト赤血球との相互作用におけるPI4-リン酸のダイナミズムの研究

Dynamism of PI4-Phosphate during Interactions with Human Erythrocytes in .

• Natsuki Watanabe
• Kumiko Nakada-Tsukui
• Tomohiko Maehama
• Tomoyoshi Nozaki

抄録

ホスファチジルイノシトールリン酸塩（PIPs）は、重要な二次メッセンジャーとして多くの細胞内イベントに関与しています。ヒト腸管原虫寄生虫では、細胞の運動性、小胞輸送、トロゴ、ファゴサイトーシスなどの病原性関連機構がPIPによって制御されています。PI3P, PI4P, PI(3,4,5)Pはアメーバのトロゴ・ファゴサイトーシスに特異的な役割を果たしていることが明らかになっている。本研究では、抗 PI4P 抗体と PI4P バイオセンサー（Icm/ドット IV 型分泌システム（SidM）の基質）を用いて、免疫蛍光イメージングと免疫電子顕微鏡を用いて、定常状態のトロポゾアイトにおける PI4P の核内局在を明らかにした。さらに、ヒト赤血球やチャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞との共培養により、核内PI4Pが減少することを示した。しかし、PI4P の主要な代謝（リン酸化）産物であると期待される PI(4,5)P の局在や量の変化は観察されませんでした。この現象は、全赤血球やゴースト赤血球、CHO細胞に特異的に見られたが、人工ビーズには見られなかった。また、[P]-リン酸代謝標識および薄層クロマトグラフィーによって生化学的に推定されるPIPおよびPIPの量は、赤血球付着時に減少した。以上の結果から、赤血球付着が核内PIPの代謝につながること、PI(4,5)P以外の代謝産物が細胞骨格の再配列や転写制御などの下流の細胞イベントの制御に関与している可能性があることが、真核生物で初めて明らかになった。

Phosphatidylinositol phosphates (PIPs) are involved in many cellular events as important secondary messengers. In , a human intestinal protozoan parasite, virulence-associated mechanisms such as cell motility, vesicular traffic, trogo- and phagocytosis are regulated by PIPs. It has been well established that PI3P, PI4P, and PI(3,4,5)P play specific roles during amoebic trogo- and phagocytosis. In the present study, we demonstrated the nuclear localization of PI4P in trophozoites in steady state with immunofluorescence imaging and immunoelectron microscopy, using anti-PI4P antibodies and PI4P biosensors [substrate of the Icm/ Dot type IV secretion system (SidM)]. We further showed that the nuclear PI4P decreased after a co-culture with human erythrocytes or Chinese hamster ovary (CHO) cells. However, concomitant changes in the localization and the amount of PI(4,5)P, which is the expected major metabolized (phosphorylated) product of PI4P, were not observed. This phenomenon was specifically caused by whole or ghost erythrocytes and CHO cells, but not artificial beads. The amount of PIP and PIP, biochemically estimated by [P]-phosphate metabolic labeling and thin layer chromatography, was decreased upon erythrocyte adherence. Altogether, our data indicate for the first time in eukaryotes that erythrocyte attachment leads to the metabolism of nuclear PIPs, and metabolites other than PI(4,5)P may be involved in the regulation of downstream cellular events such as cytoskeleton rearrangement or transcriptional regulation.