培養腸管上皮細胞におけるERK1/2およびERK5経路の活性化を介したポリサルファイドによるEGR1およびKLF4の発現増加

Increased expression of EGR1 and KLF4 by polysulfide via activation of the ERK1/2 and ERK5 pathways in cultured intestinal epithelial cells.

• Kaoru Arakaki
• Ayako Uehara
• Sayomi Higa-Nakamine
• Manabu Kakinohana
• Hideyuki Yamamoto

抄録

三硫化ナトリウム(NaS)は多硫化水素(HS)を放出するため、細胞機能に及ぼすHSの影響を調べるのに有用である。本研究では、まずラット腸管上皮細胞株であるIEC-6細胞の遺伝子発現に及ぼすNaSの影響を調べた。マイクロアレイ解析および逆転写ポリメラーゼ連鎖反応解析の結果、NaSは早期成長応答1（EGR1）およびクルッペル様転写因子4（KLF4）の遺伝子発現を増加させることが明らかになった。興味深いことに、細胞外シグナル調節キナーゼ1（ERK1）、ERK2、ERK5の活性化阻害剤であるU0126が、NaSによって誘導されたEGR1とKLF4の遺伝子発現を阻害した。NaSは15分以内にERK1とERK2（ERK1/2）を活性化した。ERK1/2に加えて、NaSはERK5を活性化した。ERK5の電気泳動性がNaS処理後に低下することに気づいた。細胞抽出物のPhos-tag分析とin vitro脱リン酸化により、ERK5のゲルシフトはリン酸化によるものであることが示された。ERK5のゲルシフトは、U0126とERK5の特異的阻害剤であるERK5-IN-1の両方で完全に阻害された。これらの結果から、ERK5のゲルシフトは、NaS処理後に活性化されたERK5による自己リン酸化によって誘導されていると結論づけた。本研究では、HSがERK1/2およびERK5経路の活性化を介して腸管上皮細胞の様々な機能に影響を与えていることが示唆された。

Sodium trisulfide (NaS) releases hydrogen polysulfide (HS) and is useful for the investigation of the effects of HS on the cell functions. In the present study, we first examined the effects of NaS on the gene expression of IEC-6 cells, a rat intestinal epithelial cell line. Microarray analysis and reverse transcription-polymerase chain reaction analysis revealed that NaS increased the gene expression of early growth response 1 (EGR1) and Kruppel-like transcription factor 4 (KLF4). It was interesting that U0126, an inhibitor of the activation of extracellular signal-regulated kinase 1 (ERK1), ERK2, and ERK5, inhibited the NaS-induced gene expression of EGR1 and KLF4. NaS activated ERK1 and ERK2 (ERK1/2) within 15 min. In addition to ERK1/2, NaS activated ERK5. We noticed that the electrophoretic mobility of ERK5 was decreased after NaS treatment. Phos-tag analysis and in vitro dephosphorylation of the cell extracts indicated that the gel-shift of ERK5 was due to its phosphorylation. The gel-shift of ERK5 was inhibited completely by both U0126 and ERK5-IN-1, a specific inhibitor of ERK5. From these results, we concluded that the gel-shift of ERK5 was induced through autophosphorylation by activated ERK5 after NaS treatment. The present study suggested that HS affected various functions of intestinal epithelial cells through the activation of the ERK1/2 and ERK5 pathways.