ヒト結腸癌細胞におけるカベオリン-1を介した誘導性一酸化窒素合成酵素の転写後制御

Caveolin-1-mediated post-transcriptional regulation of inducible nitric oxide synthase in human colon carcinoma cells.

抄録

活性酸素種は現在、細胞の恒常性と疾患発症の両方に寄与する重要な因子として広く認識されている。この点では一酸化窒素（NO）も例外ではない。ここでは2つの理由から、誘導型一酸化窒素合成酵素（iNOS）の制御を中心に議論する。第一に、iNOSのみがマイクロモル濃度のNOを産生するが、その量は、内皮eNOSや神経細胞nNOSによるCa2(+)制御NO産生がもたらすピコモルからナノモル濃度に比べて高い。第二に、iNOSは細胞内で構成的に発現しておらず、このアイソザイムの制御は、内皮eNOSや神経細胞nNOSとは対照的に、転写レベルでのみ起こると広く考えられている。特にわれわれは、大腸がん細胞でがん抑制因子として機能するタンパク質であるカベオリン-1（Bender et al.われわれの結果は、iNOSタンパク質のレベルを制御する転写後メカニズムが存在することの証拠であり、それはカベオリン-1依存的にiNOSがデタージェント不溶性コンパートメント内に隔離されることに関与している。興味深いことに、すべてのNOS酵素においてカベオリン-1足場ドメイン結合モチーフが高度に保存されているにもかかわらず、in vitroで検出されたカベオリン-1とiNOSの相互作用は、足場ドメインに隣接するカベオリン-1配列要素の存在に決定的に依存している。これらの結果の重要な側面を要約したモデルが提示されている。なぜなら、カベオリン-1のダウンレギュレーションは、制御されないiNOS活性、遺伝毒性損傷を促進し、それによってヒトにおける腫瘍の発生を促進すると予測されるからである。

Reactive oxygen species are now widely recognized as important players contributing both to cell homeostasis and the development of disease. In this respect nitric oxide (NO) is no exception. The discussion here will center on regulation of the inducible form of nitric oxide synthase (iNOS) for two reasons. First, only iNOS produces micromolar NO concentrations, amounts that are high by comparison with the picomolar to nanomolar concentrations resulting from Ca2(+)-controlled NO production by endothelial eNOS or neuronal nNOS. Second, iNOS is not constitutively expressed in cells and regulation of this isoenzyme, in contrast to endothelial eNOS or neuronal nNOS, is widely considered to occur at the transcriptional level only. In particular, we were interested in the possibility that caveolin-1, a protein that functions as a tumor suppressor in colon carcinoma cells (Bender et al., 2002; this issue), might regulate iNOS activity. Our results provide evidence for the existence of a post-transcriptional mechanism controlling iNOS protein levels that involves caveolin-1-dependent sequestration of iNOS within a detergent-insoluble compartment. Interestingly, despite the high degree of conservation of the caveolin-1 scaffolding domain binding motif within all NOS enzymes, the interaction detected between caveolin-1 and iNOS in vitro is crucially dependent on presence of a caveolin-1 sequence element immediately adjacent to the scaffolding domain. A model is presented summarizing the salient aspects of these results. These observations are important in the context of tumor biology, since down-regulation of caveolin-1 is predicted to promote uncontrolled iNOS activity, genotoxic damage and thereby facilitate tumor development in humans.