鉱化制御因子ANKHは、ピロリン酸ではなくATPの細胞外への排出を媒介する

The Mineralization Regulator ANKH Mediates Cellular Efflux of ATP, Not Pyrophosphate.

抄録

細胞膜タンパク質アンキローシスホモログ（ANKH、マウスオルソログ：Ank）は、細胞外の鉱化阻害物質であるピロリン酸（PPi）のレベルを制御することにより、関節の病的な鉱化を防止している。ANKHは、PPiを関節内に輸送することによって作用すると考えられてきた。最近、我々は、ANKHがHEK293細胞で過剰に生産されると、ATPを主とするヌクレオシド三リン酸（NTP）を培養液中に大量に放出することを明らかにした。ATPは細胞外でエクト酵素であるエクトヌクレオチドピロホスファターゼ/ホスホジエステラーゼ1（ENPP1）によりPPiとAMPに変換される。しかし、細胞がANKHを介して直接PPiを放出する可能性も否定できない。そこで、ENPP1を完全に欠損させたHEK293細胞を用いて、PPiがANKHを経由して細胞外に出るかどうかを検討した。このENPP1欠損HEK293細胞にANKHを導入すると、ENPP1欠損細胞で見られた細胞外PPiの増加を伴わずに、細胞内ATPの放出が旺盛に行われた。以前、マウスの骨に見られるPPiの約75%は、Ank活性によって担われていることが示された。しかし、Enpp1マウスの骨には、野生型マウスの骨に見られるPPiの2.5%しか含まれていなかった。このことは、Enpp1活性が、生体内のミネラル化骨マトリックスにAnk依存的にPPiを取り込むための必須条件でもあることを示している。つまり、ATPの放出がENPP1によるPPiの形成に先行しているのである。我々は、血漿中のPPiの60〜70％がABCトランスポーターであるABCC6によって押し出されるNTPに由来することを以前に示したが、ANKHも血漿中のPPiの約25％を供給することを見いだした。血漿中のPPiを病的石灰化を防ぐのに十分なレベルに保つトランスポーターは、どちらもPPiそのものではなく、NTPを押し出すことによってそうしているのだ。

The plasma membrane protein ankylosis homologue (ANKH, mouse ortholog: Ank) prevents pathological mineralization of joints by controlling extracellular levels of the mineralization inhibitor pyrophosphate (PPi). It was long thought that ANKH acts by transporting PPi into the joints. We recently showed that when overproduced in HEK293 cells, ANKH mediates release of large amounts of nucleoside triphosphates (NTPs), predominantly ATP, into the culture medium. ATP is converted extracellularly into PPi and AMP by the ectoenzyme ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 (ENPP1). We could not rule out, however, that cells also release PPi directly via ANKH. We now addressed the question of whether PPi leaves cells via ANKH using HEK293 cells that completely lack ENPP1. Introduction of ANKH in these ENPP1-deficient HEK293 cells resulted in robust cellular ATP release without the concomitant increase in extracellular PPi found in ENPP1-proficient cells. Ank activity was previously shown to be responsible for about 75% of the PPi found in mouse bones. However, bones of Enpp1 mice contained <2.5% of the PPi found in bones of wild-type mice, showing that Enpp1 activity is also a prerequisite for Ank-dependent PPi incorporation into the mineralized bone matrix in vivo. Hence, ATP release precedes ENPP1-mediated PPi formation. We find that ANKH also provides about 25% of plasma PPi, whereas we have previously shown that 60% to 70% of plasma PPi is derived from the NTPs extruded by the ABC transporter, ABCC6. Both transporters that keep plasma PPi at sufficient levels to prevent pathological calcification therefore do so by extruding NTPs rather than PPi itself. © 2022 American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR).