菌体細胞の熱耐性と可塑性の研究

Thermotolerance and plasticity of camel somatic cells exposed to acute and chronic heat stress.

• Islam M Saadeldin
• Ayman Abdel-Aziz Swelum
• Mona Elsafadi
• Amer Mahmood
• Aya Osama
• Hassan Shikshaky
• Musaad Alfayez
• Abdullah N Alowaimer
• Sameh Magdeldin

抄録

アラビアンラクダは、過酷な高温環境下でも生存できる最大の哺乳類であることが知られている。本研究では、ラクダの顆粒体細胞が45℃に2時間曝露した場合（急性ヒートショック）と20時間曝露した場合（慢性ヒートショック）の熱耐性の分子説明を行った。急性熱ストレスに対する細胞応答の共通の特徴は、ヒートショック蛋白質とDNA修復酵素の発現量の増加であった。また、熱ショックに対する細胞防御として、アクチン重合とRhoシグナル伝達が決定的に活性化されていた。慢性的なヒートショックにさらされた細胞は、検出された総タンパク質、代謝酵素、細胞骨格タンパク質の発現が減少し、細胞構造が変化していた。また、トランスフォーミング成長因子β（TGFβ）経路阻害剤SB-431542を投与することで、慢性ヒートショックにさらされた細胞の形態変化が抑制された。さらに、38℃、24時間の回復期には、プロテオームの発現が指数関数的に増加し、回復9日目には正常な細胞形態に回復しました。完全なプロテオミクスデータは、識別子PXD012159でProteomeXchangeで利用可能です。細胞の防御と両方の熱条件に対する耐性の戦略は、非常に高温の条件下で生命を維持するためのラクダの体細胞の柔軟な適応性を反映しています。

The Arabian camel is the largest known mammal that can survive in severe hot climatic conditions. We provide the molecular explanation for the thermotolerance of camel granulosa somatic cells after exposure to 45 °C for 2 (acute heat shock) or 20 h (chronic heat shock). The common features of the cellular responses to acute heat stress were the increase of heat shock proteins and DNA repair enzymes expression. Actin polymerization and Rho signaling were critically activated as a cellular defense against heat shock. Cells exposed to chronic heat shock showed altered cell architecture with a decrease in total detected proteins, metabolic enzymes, and cytoskeletal protein expression. Treatment with transforming growth factor beta (TGFβ) pathway inhibitor SB-431542 suppressed the morphological alterations of cells exposed to chronic heat shock. Moreover, during the recovery stage at 38 °C for 24 h, proteomic changes were partially restored with an exponential increase in expression, and the cells restored their normal cellular morphology on the 9th day of recovery. Full proteomics data are available ProteomeXchange with identifier PXD012159. The strategies of cellular defense and tolerance to both thermal conditions reflect the flexible adaptability of camel somatic cells to conserve life under extremely hot conditions.

© 2020 THE AUTHORS. Published by Elsevier BV on behalf of Cairo University.