探討RanGAP desumoylation在鎘誘導MES-13細胞自噬所扮演的角色

依據細胞外觀的變化及訊息路徑的差異，細胞計畫性死亡主要可
區分為兩種死亡模式，分別為apoptosis (type I)及autophagy (type II)，
且具有互相調控的特質。重金屬鎘為環境汙染物，腎臟為其最終累積
器官，會導致腎絲球過濾失常和腎結石等病變。本實驗室過去研究顯
示，鎘會經由活化GSK-3β 造成細胞進行autophagic cell death，但其
下游的分子機制仍須進一步探討(Wang et al., 2009)。Sumoylation 的
作用為調控蛋白質的穩定、蛋白質的表現位置、不同蛋白質之間的結
合和調節轉錄因子的活性，另有文獻顯示，鎘會誘導細胞內蛋白質
desumoylation 進而使細胞死亡(Liu et al., 2011; Nefkens et al., 2003)。
故本論文利用腎間質細胞(mesangial cells)為實驗模式，探討鎘導致腎
細胞死亡之分子機制及sumoylation 與其間之角色。實驗結果顯示，
以鎘處理腎間質細胞後，利用acridine orange 和annexin V/PI double
stain 搭配flow cytometry 進行定量實驗，可發現apoptosis 和autophagy
之比例隨劑量及時間增加，此外利用RNASelect dye stain 搭配flow
cytometry 則發現RNA 大量產生，且經由confocal microscopy 技術得
知RNA 主要累積在細胞核之中，同時以Western blot 技術及confocal
microscopy 發現調控細胞核質運輸的sumoylated RanGAP 於鎘處理後
使核膜上的RanGAP 減少，顯示鎘可經由調控RanGAP sumoylation導致RNA 累積在細胞核中。另一方面細胞預先處理SB216763
(GSK-3β inhibitor)再加入鎘觀測RNA和sumoylated RanGAP的變化，
結果顯示RanGAP 的desumoylation 和RNA累積在細胞核內的現象皆
有回復，故推測鎘經由活化GSK-3β 造成RanGAP desumoylation，最
終促使RNA 累積在細胞核內。而利用大量表現正常功能或是SUMO
蛋白質結合位的變異RanGAP 則會分別提升或降低細胞的存活率，故
推測RanGAP desumoylation 參與鎘的毒性機制。綜合上述結果推論
鎘可誘導GSK-3β 活化並導致RanGAP 的desumoylation、RNA 累積
在細胞核內，最後促使細胞死亡。