T95 Nucleophosmin リン酸化は、急性腎障害における制御された細胞死の新規メディエーターおよびマーカーとして

T95 Nucleophosmin Phosphorylation as a Novel Mediator and Marker of Regulated Cell Death in Acute Kidney Injury.

• Zhiyong Wang
• Mostafa Belghasem
• Erdjan Salih
• Joel Henderson
• Chinaemere Igwebuike
• Andrea Havasi
• Steven C Borkan

抄録

Bax シャペロンであるヌクレオホスミン（NPM）の部位特異的リン酸化がストレス誘発細胞死にどのように関与しているかは不明である。我々は、NPM のスレオニン 95（T95）リン酸化が細胞死のシグナル伝達と促進の両方を行っていると仮説を立てた。安静時の細胞では、NPMは核内にのみ存在し、スレオニン95はリン酸化されていない。対照的に、リン酸化されたT95 NPM（pNPM T95）は、代謝ストレス後の細胞質、ガンマ線照射後の複数のヒト癌細胞株、および虚血後のヒト腎臓組織において蓄積する。T95リン酸化コンセンサス配列から、グリコーゲン合成酵素キナーゼ3β（GSK-3b）がT95 NPMをリン酸化することで、細胞質へのNPMの移動を制御しているのではないかと考えた。無細胞系において、GSK-3βはT95を含む合成NPMペプチドをリン酸化した。インビトロでは、GSK-3b活性を双方向に操作することで、ストレス時のT95リン酸化、細胞質へのNPM転座、細胞生存率が大幅に変化し、これらの致死的なイベントを機械的に結びつけることができた。さらに、GSK-3βをin vivoで阻害すると、実験的虚血後の腎臓組織における細胞質性nPMのT95蓄積が減少した。急性腎障害患者の凍結腎生検組織では、近位尿細管細胞における細胞質性NPMの蓄積とNPMに富む尿細管内キャストの両方が検出された。これらの観察から、GSK-3βがT95のリン酸化と細胞質NPMの蓄積によって部分的に細胞死を促進していることが初めて明らかになった。T95 NPMは、虚血性腎細胞傷害を改善するための合理的な治療標的であり、哺乳類細胞における普遍的な傷害マーカーである可能性があります。

The function of site-specific phosphorylation of nucleophosmin (NPM), an essential Bax chaperone, in stress-induced cell death is unknown. We hypothesized that NPM threonine 95 (T95) phosphorylation both signals and promotes cell death. In resting cells, NPM exclusively resides in the nucleus and threonine 95 is non-phosphorylated. In contrast, phosphorylated T95 NPM (pNPM T95) accumulates in the cytosol after metabolic stress, in multiple human cancer cell lines following gamma radiation, and in post-ischemic human kidney tissue. Based on the T95 phosphorylation consensus sequence, we hypothesized that glycogen synthase kinase 3 beta (GSK-3b) regulates cytosolic NPM translocation by phosphorylating T95 NPM. In a cell-free system, GSK-3β phosphorylated a synthetic NPM peptide containing T95. In vitro, bi-directional manipulation of GSK-3b activity substantially altered T95 phosphorylation, cytosolic NPM translocation, and cell survival during stress, mechanistically linking these lethal events. Furthermore, GSK-3β inhibition in vivo decreased cytosolic pNPM T95 accumulation in kidney tissue after experimental ischemia. In patients with acute kidney injury, both cytosolic NPM accumulation in proximal tubule cells and NPM-rich intratubular casts were detected in frozen renal biopsy tissue. These observations show for the first time that GSK-3β promotes cell death partly by phosphorylating T95 phosphorylation and cytosolic NPM accumulation. T95 NPM is also a rational therapeutic target to ameliorate ischemic renal cell injury and may be a universal injury marker in mammalian cells.