フランカルボン酸誘導体であるD942で前処理することで、無水生物性のクマムシHypsibius exemplarisの乾燥耐性が向上します。

Pre-treatment with D942, a furancarboxylic acid derivative, increases desiccation tolerance in an anhydrobiotic tardigrade Hypsibius exemplaris.

• Koyuki Kondo
• Masaru Mori
• Masaru Tomita
• Kazuharu Arakawa

抄録

このクマムシHypsibius exemplarisは、無水生物化を受けることができる。これまでに、Hypsibius exemplarisの無水生物化を阻害するいくつかの化学物質が同定されており、これらの化学物質はシグナル伝達分子の活性を阻害することがわかっている。本研究では、これらのシグナル伝達分子の活性をアップレギュレーションすることで、H. exemplaris の乾燥耐性が改善されるかどうかを調べた。その結果、AMP-activated protein kinase (AMPK)の間接活性化剤（ミトコンドリア複合体の NAD(P)H dehydrogenase [quinone] 1 (NQO1)を直接阻害する）を前処理すると、H. exemplaris の乾燥耐性が有意に改善されたが、AMPK の直接活性化剤では改善されなかった。その分子機構を解明するために、D942で処理したクマムシのプロテオームを調べた。その結果、グルタチオンSトランスフェラーゼとピリン様蛋白質の2つの蛋白質が治療によってアップレギュレートされた。これらのタンパク質はいずれも酸化ストレスへの応答に関連していることが知られている。ダウンレギュレートされたタンパク質の一つは、セリン/スレオニン-ホスファターゼ2A (PP2A) 65 KDa調節サブユニットAアルファアイソフォームであり、PP2A活性がH. exemplarisの成功した無水生物学に必要であることが以前に示唆されていたことは興味深いことである。以上の結果から、D942処理は乾燥ストレスと共通の反応を部分的に誘導する可能性があることが示唆された。H. exemplarisの乾燥耐性を改善する化学物質を同定することで、乾燥耐性のメカニズムについてのさらなる研究が促進される可能性がある。

The tardigrade Hypsibius exemplaris can undergo anhydrobiosis. Several chemicals that inhibit successful anhydrobiosis in H. exemplaris have been identified, and these chemicals inhibit the activity of signaling molecules. In this study, we investigated whether upregulation of the activity of these signaling molecules could improve desiccation tolerance of H. exemplaris. Pre-treatment with an indirect activator of AMP-activated protein kinase (AMPK) (which directly inhibits mammalian NAD(P)H dehydrogenase [quinone] 1 (NQO1) of mitochondrial complex I (D942)) significantly improved desiccation tolerance of H. exemplaris, while a direct activator of AMPK did not. To elucidate the underlying molecular mechanisms, we examined the proteome of tardigrades treated with D942. Two proteins, putative Glutathion S-transferase and Pirin-like protein, were upregulated by treatment. Both of these proteins are known to be associated with the response to oxidative stress. One of the downregulated proteins was Serine/threonine - phosphatase 2A (PP2A) 65 KDa regulatory subunit A alpha isoform, and it is interesting to note that PP2A activity was previously suggested to be required for successful anhydrobiosis in H. exemplaris. Taken together, our results suggest that D942 treatment may partially induce responses common to those of desiccation stress. Identification of a chemical that improves desiccation tolerance of H. exemplaris may facilitate further investigation into desiccation tolerance mechanisms.

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