末梢ミエリン蛋白質22が貯蔵作動型カルシウムチャネル活性を調節し、シャルコー・マリー・トゥース病の病因についての洞察を提供する

Peripheral myelin protein 22 modulates store-operated calcium channel activity, providing insights into Charcot-Marie-Tooth disease etiology.

• Carlos G Vanoye
• Masayoshi Sakakura
• Rose M Follis
• Alexandra J Trevisan
• Malathi Narayan
• Jun Li
• Charles R Sanders
• Bruce D Carter

抄録

シャルコー・マリー・トゥース病（Charcot-Marie-Tooth: CMT）は、末梢性ミエリンタンパク質22（）遺伝子の重複と点変異を伴う末梢性神経障害である。しかし、シュワン細胞の生理におけるPMP22の役割や、突然変異がCMTを引き起こすメカニズムはよくわかっていません。私たちは、PMP22とイオンチャネルの調節に関わるタンパク質との相同性から、PMP22がイオンチャネル活性を変化させるのではないかと仮説を立てました。全細胞電気生理学を用いて、異種PMP22の発現により、蓄積型カルシウム（SOC）チャネル、特に一過性受容体カノニカルチャネル1（TrpC1）が関与するチャネルに類似した電流の振幅が増加することをここで示した。これらのチャネルは、刺激によって誘発された枯渇後の小胞体（ER）内のCaの補充を助けている。同様の特性を持つ電流がWT細胞で記録されたが、マウスシュワン細胞では記録されなかった。CMTに関連するPMP22_L16P変異体を異種発現させると、細胞膜に到達せず小胞体に局在するため、WTのPMP22よりも大きな電流が観測された。同様に、Trembler J (TrJ; PMP22_L16P)マウスから分離されたシュワン細胞は、WTマウスよりも大きな電流を持っていた。生きた神経と培養シュワン細胞のカルシウムイメージングを行ったところ、TrJマウスではWTマウスに比べて細胞内Caが上昇していることが明らかになった。さらに、PMP22は、小胞体のCaセンサーSOCチャネルサブユニットであるストロマール相互作用分子1（STIM1）と共免疫沈着していることを明らかにした。これらの結果から、PMP22は小胞体においてSTIM1と相互作用し、SOCチャネルを介したCa流入を増加させることが示唆されました。小胞体におけるPMP22の過剰または変異体は、細胞内Ca濃度を上昇させ、CMTの病態に寄与する可能性がある。

Charcot-Marie-Tooth (CMT) disease is a peripheral neuropathy associated with gene duplication and point mutations in the peripheral myelin protein 22 () gene. However, the role of PMP22 in Schwann cell physiology and the mechanisms by which mutations cause CMT are not well-understood. On the basis of homology between PMP22 and proteins associated with modulation of ion channels, we hypothesized that PMP22 alters ion channel activity. Using whole-cell electrophysiology, we show here that heterologous PMP22 expression increases the amplitude of currents similar to those ascribed to store-operated calcium (SOC) channels, particularly those involving transient receptor canonical channel 1 (TrpC1). These channels help replenish Ca in the endoplasmic reticulum (ER) following stimulus-induced depletion. Currents with similar properties were recorded in WT but not mouse Schwann cells. Heterologous expression of the CMT-associated PMP22_L16P variant, which fails to reach the plasma membrane and localizes to the ER, led to larger currents than WT PMP22. Similarly, Schwann cells isolated from Trembler J (TrJ; PMP22_L16P) mice had larger currents than WT littermates. Calcium imaging in live nerves and cultured Schwann cells revealed elevated intracellular Ca in TrJ mice compared with WT. Moreover, we found that PMP22 co-immunoprecipitated with stromal interaction molecule 1 (STIM1), the Ca sensor SOC channel subunit in the ER. These results suggest that in the ER, PMP22 interacts with STIM1 and increases Ca influx through SOC channels. Excess or mutant PMP22 in the ER may elevate intracellular Ca levels, which could contribute to CMT pathology.

© 2019 Vanoye et al.