miR-330はPGAM5を標的にしてDrp-1を介したマイトファジーを制御している

miR-330 regulates Drp-1 mediated mitophagy by targeting PGAM5 in a rat model of permanent focal cerebral ischemia.

• Wei Zuo
• Feng Yan
• Zhenyu Liu
• Bo Zhang

抄録

ミトファジーは脳虚血時に損傷したミトコンドリアを除去することで神経保護の役割を果たすことが示唆されているが、その上流のメカニズムは不明である。しかし、ミトファジーの上流のメカニズムは不明な点が多い。我々は、脳梗塞後3時間以内の血漿中のmiRNAプロファイルにおいて、miR-330が減少していることを明らかにした。本研究では、ラットの低酸素虚血（H/I）によって誘導されるマイトファジーにおけるmiR-330の役割とそのメカニズムに注目した。ラットの脳虚血モデルは、永久中大脳動脈閉塞（pMCAO）を用いた。In vitroでは、酸素-グルコース遮断による一次神経細胞の虚血モデルを作成した。TTC染色、免疫蛍光染色、ウェスタンブロット、ELISA、フローサイトメトリー、透過型電子顕微鏡などの様々な方法を用いて、H/I後のmiR-330の役割を明らかにし、miR-330/ホスホグリセリン酸ムターゼファミリーメンバー5（PGAM5）軸がダイナミン関連タンパク質1（Drp-1）を介したマイトファジーを制御できるかどうかを明らかにした。miR-330のレベルは、ラットの血漿中と同側の脳組織の両方で、H/I後に減少した。また、miR-330アンタゴミアを投与することで、6時間後の脳梗塞、浮腫、死亡率、アポトーシスを減少させることができた。PGAM5はmiR-330の標的として検証された。その結果、miR-330はPGAM5の発現を低下させ、PGAM5の発現を増加させることが確認された。また、miR-330はPGAM5が誘導するDrp1の脱リン酸化を阻害することでマイトファジーを抑制し、ミトコンドリア外膜へのDrp1のリクルートを抑制し、H/I後のマイトファジーを抑制することができた。これらの結果は、マイトファジーの制御にmiR-330が関与していることを示唆している。本研究は、脳卒中に対する新規のmiR介入戦略を示唆するものであった。

Growing evidence have suggested that mitophagy could exert a neuroprotective role in brain ischemia by removing the damaged mitochondria. However the upstream mechanisms of mitophagy are remain unclear. We previously observed a decrease of miR-330 in a miRNA profile of plasma from patients within 3 h after a stroke. Our study further focused on the role and mechanism of miR-330 in mitophagy induced by hypoxia-ischemia (H/I) in rats. Cerebral ischemia model in rats was made with permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO). In vitro, ischemic model in primary neurons was established with oxygen-glucose deprivation. Various methods, including TTC staining, immunofluorescence staining, Western blot, ELISA, flow cytometry, and transmission electron microscopy were used to clarify the role of miR-330 after H/I, and whether miR-330/phosphoglycerate mutase family member 5 (PGAM5) axis could regulate dynamin-related protein 1 (Drp-1) mediated mitophagy. MiR-330 levels decreased both in rat plasma and in ipsilateral brain tissues after H/I. Pretreating animals with miR-330 antagomir could decrease cerebral infarction, edema, mortality, and apoptosis after 6-h pMCAO. PGAM5 was validated as a target of miR-330. MiR-330 agomir and antagomir transfection respectively decreased and increased the PGAM5 protein expression. MiR-330 could down-regulate mitophagy by inhibiting PGAM5-induced Drp1 dephosphorylation, thus reducing the recruitment of Drp1 to mitochondrial outer membrane and Drp1-mediated mitophagy after H/I. Our results suggest a role of miR-330 in regulating mitophagy. Our study suggested a novel miR-based intervention strategy for stroke.

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