HKDC1がミトコンドリアとリソソームの恒常性を維持し、細胞老化を防ぐ　同仁化学研究所

ミトコンドリアとリソソームの機能は密接に関連しており、細胞の恒常性維持に必要不可欠なオルガネラである。リソソームの機能を制御するマスター転写因子TFEB(Transcription Factor EB)はミトコンドリアの機能維持にも関わることが分かっていたが、そのメカニズムまでは未だ解明されていない。本論文では、解糖系で機能することが知られているHKDC1(hexokinase domain containing 1)をTFEBの直接標的として同定し、HKDC1はTFEB依存的にミトコンドリアとリソソームの両方のストレスで発現が上昇し、その機能は両方のオルガネラの維持に重要で、HKDC1は解糖における機能とは別にマイトファジーとリソソームの修復を制御していることを示した。さらに、HKDC1の機能喪失は、過剰融合したミトコンドリアと損傷したリソソームの蓄積とともに、DNA損傷による細胞老化を促進した。この結果から、TFEBの下流の因子であるHKDC1が、ミトコンドリアとリソソームの両方の恒常性を維持し、細胞老化を防ぐのに重要であることを明らかにした。
HKDC1, a target of TFEB, is essential to maintain both mitochondrial and lysosomal homeostasis, preventing cellular senescence 論文へのアクセスはこちら: Cui,M. et al. Proc. Natl. Acad. Sci.(2024)
注目ポイント・解糖に関与するタンパク質 HKDC1 は、転写因子 TFEB の直接標的であり、ミトコンドリアとリソソームの両方の機能維持に必須である・この活性は細胞の老化を防ぎ、細胞の恒常性維持に重要な役割を果たしている・HKDC1は、解糖系での役割を超えて、マイトファジーとリソソーム修復過程に独立して貢献している・HKDC1が欠損すると、細胞は老化し、損傷した小器官が蓄積する可能性がある
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アプリケーションデータ
老化誘導細胞におけるリソソーム量とpH変化の解析目的：ドキソルビシン(DOX, Doxorubicin )処理によって老化を誘導したA549細胞でのリソソーム量とpH変化を調査した。手法：老化関連β-ガラクトシダーゼ(SA-βGal, Senescence-associated β-galactosidase)活性は、Cellular Senescence Detection Kit - SPiDER-βGalを使用し検出した。リソソーム量はLysoPrime Deep Redを使用し、リソソーム内pHはpHLys Redを使用しそれぞれ検出した。蛍光イメージングを用いて、老化細胞におけるリソソーム量とpHの変化を、非老化細胞と比較して観察した。補正されたリソソーム量とpHの蛍光強度の変化もプレートリーダーで測定した。結果：我々の発見は、DOXによって誘導された老化は、非老化細胞と比較してリソソーム量の増加とpHの酸性化したことを示している。得られた結果は、CDK4/6阻害剤であるパルボシクリブによって誘導された老化細胞におけるリソソーム活性の亢進を示した過去の報告と一致している。蛍光イメージングとプレートリーダーのデータは、いずれもそれらの知見を裏付けている。 Miguel Rovira, et. al., Aging Cell (2022) ＜蛍光顕微鏡の観察条件＞ SA-βGal(Green):Ex = 488 nm, Em = 490 – 550 nm リソソームpH (Red):Ex = 561 nm, Em = 560 – 620 nm リソソーム量 (Deep Red):Ex = 633 nm, Em = 640 – 700 nm ＜プレートリーダーの測定条件＞ SA-βGal: Ex = 525 – 535 nm, Em = 550 – 570 nm リソソームpH: Ex = 555 – 565 nm, Em = 590 – 610 nm リソソーム量: Ex = 645 – 655 nm, Em = 690 – 710 nm ＜使用製品＞ - Cellular Senescence Detection Kit - pHLys Red - Lysosomal Acidic pH Detection - LysoPrime Deep Red - High Specificity and pH Resistance