基礎老化研究 46（1）; 47－49, 2022

【奨励賞受賞者研究トピックス】

老化細胞の空胞形成を司る分子メカニズムと生理的意義
長野太輝、鎌田真司

神戸大学バイオシグナル総合研究センター

１．はじめに野生型で持つ HepG2 細胞に DNA 損傷剤であるエトポ

超高齢社会へと向かう先進諸国において抗加齢医療のシドを異なる濃度で処理した際に、低濃度（10 μM）で発展は重要な課題である。近年、老化関連疾患の治療標は細胞老化、高濃度（100 μM）ではアポトーシスが選的として細胞老化が注目されている［1］。細胞老化は加択的に誘導されることを利用し、細胞老化とアポトーシ齢に伴うテロメアの短縮や DNA 損傷などのストレスにスでの遺伝子発現変化を DNA マイクロアレイによってより細胞分裂が不可逆的に停止する細胞応答を指す。細

解析した。その結果、正常細胞に比べて老化細胞で３倍胞老化を起こした細胞（老化細胞）は、炎症性サイトカ以上の発現上昇を示した遺伝子が 126 種得られた。このインなどの生理活性物質を分泌することにより、周囲の中には細胞老化とは無関係に DNA 損傷に応答して副次細胞や組織に慢性的な炎症や機能低下を引き起こすこと的に発現した遺伝子も含まれると考えられるため、さらで老化関連疾患の発症や増悪の原因となると考えられてにアポトーシスとの発現比較を行った。その結果、25いる。マウスで老化細胞を体内から除去する遺伝子改変種の遺伝子がアポトーシスよりも細胞老化で２倍以上のにより心血管疾患や認知症といった様々な老化関連症状発現を示したため、これらを DNA 損傷による副次的なの改善や寿命の延長が見られたという研究を端緒に、老影響の除外された老化細胞特異的な遺伝子候補とした化細胞の蓄積を抑えることが老化関連疾患の有効な治療［5］法となりうることが実証されてきている［2］。これらの存していた 6 遺伝子に絞って機能解析を行い、現在まで知見を抗加齢医療に活かすべく、ヒト体内の老化細胞ににプロリン脱水素酵素（PRODH）及び D アミノ酸酸化細胞死を誘導することで除去する薬剤が盛んに開発され酵素（DAO）が活性酸素の産生を介して細胞老化を促ているが、正常細胞にも非特異的に細胞死を誘導してし進すること［6, 7］ や、リボフラビン（ビタミン B2）トラまう副作用が課題となっている［3］。老化細胞に特異的ンスポーターである SLC52A1 がミトコンドリア活性化な生存メカニズムを標的とすれば安全性の高い老化細胞を介して細胞老化の抑制に働くことを見出している［8］。

。最終的にこれら遺伝子の中から発現上昇が p53 に依除去薬が実現できると考えられるが、そのような生存メカニズムは未発見であった。本稿では老化細胞で発現変

３． LY6D 誘導性マクロピノサイトーシスによる老化細胞の空胞形成化する遺伝子の網羅的探索から、老化細胞の特徴的な形上記で得られた p53 依存的に老化細胞で発現上昇する態変化である空胞形成の責任因子の同定、さらに老化細胞の生存における意義について筆者らの研究成果を紹介

遺伝子のうち、lymphocyte antigen 6 complex, locus Dする。

（LY6D）は LY6/uPAR ファミリー *1 に属する GPI アン
カー型 *2 の膜局在タンパク質であり、その生理的機能は２．老化細胞特異的に発現変化する遺伝子の同定不明であった。クロマチン免疫沈降実験の結果、LY6D細胞老化に伴って発現変化する遺伝子の網羅的解析は［4］遺伝子領域への p53 の有意な結合は検出されなかったたが、いずれも複数の細胞種や細胞老め、細胞老化時の LY6D 発現誘導は p53 の下流で働く化誘導法を組み合わせて解析を行うことで、特定の細胞因子により制御されている可能性が考えられるが、詳細種や老化誘導法に限らない発現変化の検出を試みていな機構は依然不明である。LY6D と細胞老化との関連をる。これらとは対照的に、筆者らは単一のストレスによ探究するため、LY6D を細胞に過剰発現させた結果、細り誘導された老化細胞とアポトーシス細胞とで遺伝子発胞質に多数の空胞様の膜構造が形成されることが観察さ現を比較することにより細胞老化特異的な遺伝子の同定れた。空胞形成は細胞老化が報告された最初期から観察を試みた。具体的には細胞老化に重要な p53 遺伝子をされていた老化細胞の形態的特徴である［9］が、その分多数報告がある子メカニズム及び老化細胞に与える生理的意義は明らか
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太輝
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でなかった。そこで老化細胞の空胞形成における LY6Dの役割を明らかにするためノックダウン実験を行った結果、LY6D ノックダウンにより老化細胞の空胞形成が抑制されたことから、LY6D は老化細胞の空胞形成の責任因子である可能性が示唆された。

E-mail：tnagano@amethyst.kobe-u.ac.jp

次に、この空胞がどのような細胞機能によって形成さ－ 47 －

れるかを探究するため膜構造の大規模な変化を伴うマク*1 LY6/uPARファミリー：リンパ球の表面抗原となるLY6群ロピノサイトーシスに着目した。マクロピノサイトーシやプラスミノーゲン活性化因子受容体であるuPARを含*3*4

スはクラスリン やダイナミン に依存しない型のエンむタンパク質スーパーファミリーであり、三つ指構造を取ドサイトーシスであり、細胞膜同士の融合によりその間るLY6/uPAR（LU）ドメインを持つことを共通の特徴とする。

隙に存在する細胞外液を含んだ膜が細胞内に取り込まれ空胞となる過程である［10］。マクロピノサイトーシスの*2 GPIアンカー型：糖脂質であるGPI（グリコシルホスファ誘導には原がん遺伝子の Ras が重要な役割を担っておチジルイノシトール）によって細胞膜外葉に係留されるこり、成長因子などの刺激によって活性化した Ras がアとで細胞外に露出した状態で存在するタンパク質を指クチン重合を促進し、葉状仮足や波打ち膜が形成され、す。

膜同士の融合によりマクロピノサイトーシスが誘導され*3 クラスリン：細胞膜から出芽した小胞により細胞外物質る。LY6D 誘導性の空胞形成が Ras 阻害により抑制されや細胞膜タンパク質を細胞内に取り込む経路であるエンたことに加え、マクロピノサイトーシスの特徴である高ドサイトーシスは、小胞の形成機構に応じて様々に分類分子量デキストランの取り込みやマクロピノサイトーシされている。最も一般的とされているのは重合したクラスス阻害剤である EIPA 処理による空胞の消失が見られた

リンタンパク質によって小胞が形成されるクラスリン介在ことからも、LY6D はマクロピノサイトーシスを誘導す性エンドサイトーシスである。

ることにより老化細胞の空胞を形成することが明らかと*4 ダイナミン：ダイナミンはエンドサイトーシスの際に形成なった。

される小胞を細胞膜から切り離す際に働くGTP加水分

では LY6D はどのような機構でマクロピノサイトー解酵素である。小胞の切り離しがダイナミンに依存するシスを誘導するのか。LY6D のような GPI アンカー型

か否かもエンドサイトーシスの分類基準として用いられタンパク質は、細胞内へのシグナル伝達に重要なタンパる。

ク質が集積する脂質ラフト（マイクロドメイン）に集積することがよく知られている。脂質ラフトへの LY6D

４． 老化細胞の生存維持機構としてのマクロピノサイ
トーシスの集積の有無を密度勾配遠心法による分画実験により調べた結果、LY6D は細胞老化誘導刺激に応答して老化細空胞形成は老化細胞で広く見られる形態的変化である胞のラフト画分に集積することが明らかとなった。さらが、その生理的意義は明らかではなかった。筆者らは老に、ラフト画分にはマクロピノサイトーシス誘導に重化細胞における空胞がマクロピノサイトーシス由来であ要な Ras 及び Ras 活性化に関与する Src family kinase

るという結果を得たが、マクロピノサイトーシスは Ras（SFK）の集積も見られた。SFK の活性阻害剤により変異によりがん化した細胞において細胞外の物質を取りLY6D による空胞形成が抑制されたことから、LY6D は込んで栄養源として供給することで低栄養状態での生存ラフトに集積し、細胞内のシグナル伝達因子を活性化す維持に働いているという報告がある［11］。老化細胞とがることでマクロピノサイトーシスを誘導することが明らん細胞は生存に多量のエネルギーを必要とするという共かとなった（図１）。

通点に注目し、老化細胞においてもマクロピノサイトーシスが低栄養時の生存維持に寄与しているかを調べた。
老化細胞は低グルタミン培地での培養により生存率が低

図１ LY6D 誘導性のマクロピノサイトーシスが老化細胞の生存維持に寄与する
DNA 損傷などの細胞老化誘導ストレスに応答して LY6D は p53 依存的に発現誘導される。発現上昇したLY6D は脂質ラフトに集積し、細胞内の SFK-Ras 経路を活性化する。これがアクチン重合を促進し、マクロピノサイトーシスが誘導されて細胞内に空胞が形成される。マクロピノサイトーシスは細胞外液に含まれる栄養分を取り込むことで、低栄養下における老化細胞の生存維持に寄与している。

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omics database for aging biology. Nucleic Acids

下するが、これが培地へのアルブミン添加で回復するこRes 49: D825-D830, 2021.とが観察された。しかし LY6D ノックダウンによりアルブミン添加による生存率の回復が消失したことから、

5.

Nagano T, Nakano M , Nakashima A , et a l .

老化細胞において LY6D 誘導性のマクロピノサイトー

Identification of cellular senescence-specific genes

シスが細胞外栄養の取込みに働くことで生存維持に寄与

by comparative transcriptomics. Sci Rep 6: 31758,していることが明らかとなった（図１）［12］。

2016.
6.

５．おわりにNagano T, Nakashima A, Onishi K, et al. Proline
dehydrogenase promotes senescence through the本研究により、老化細胞の発見から 50 年以上不明でgeneration of reactive oxygen species. J Cell Sci

あった空胞形成のメカニズムが明らかとなった。また老化細胞における空胞形成の意義として細胞外物質の供給

130: 1413-1420, 2017.
7.

Nagano T, Yamao S, Terachi A, et al. d-aminoによる生存促進機能が示された。LY6D は老化細胞特異acid oxidase promotes cellular senescence via the

的に発現する因子であることから、本経路は老化細胞に

production of reactive oxygen species. Life Sci

特異的な生存システムである可能性が考えられる。今

Alliance 2: e201800045, 2019.

後、細胞外に存在する LY6D がどのような因子を介し

8.

Nagano T, Awai Y, Kuwaba S, et al. Riboflavinて細胞内にシグナルを伝達するのかを明らかにすること

transporter SLC52A1, a target of p53, suppresses

で LY6D による老化細胞のマクロピノサイトーシス誘

cellular senescence by activating mitochondrial

導メカニズムの全容を解明するとともに老化細胞特異的な生存システムを標的とした老化治療法開発の一助としcomplex II. Mol Biol Cell 32: br10, 2021.
9.

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