Research Abstract

エキソソームは細胞から有害なDNAを排出することによって細胞の恒常性を維持する

Exosomes maintain cellular homeostasis by excreting harmful DNA from cells

2017年5月16日 Nature Communications 8 : 15287 doi: 10.1038/ncomms15287 (2017)
エキソソームは細胞から有害なDNAを排出することによって細胞の恒常性を維持する
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近年、エキソソームは、細胞間コミュニケーションを介して様々な生理的現象や疾患発症に関与していることが明らかになりつつある。しかし、エキソソームを分泌する細胞でのエキソソーム分泌の生物学的役割はほとんど明らかにされていない。本論文では、エキソソームの分泌が、エキソソームを分泌する細胞において細胞の恒常性維持に重要な役割を担っていることを見出した。エキソソームの分泌を阻害すると細胞質に核に由来するDNAが蓄積し、その結果、細胞質のDNAセンサーの活性化が引き起こされた。この事象は、自然免疫応答を引き起こし、それが活性酸素種(ROS)依存的なDNA損傷応答を誘発することで、正常ヒト細胞において細胞老化様の細胞周期停止あるいはアポトーシスを誘導した。これらの結果とエキソソームにはさまざまな長さの染色体DNA断片が含まれていることを示す実験結果とを合わせると、エキソソームの分泌には細胞に有害な細胞質DNAが蓄積しないようにすることによって細胞の恒常性を維持する役割があると考えられる。これらの発見は、エキソソームの生物学的役割の理解を深めると同時に細胞の恒常性制御につながる有益な新しい手掛かりになる。

Akiko Takahashi, Ryo Okada, Koji Nagao, Yuka Kawamata, Aki Hanyu, Shin Yoshimoto, Masaki Takasugi, Sugiko Watanabe, Masato T Kanemaki, Chikashi Obuse and Eiji Hara

Corresponding Authors

高橋 暁子
公益財団法人 がん研究会

原 英二
公益財団法人 がん研究会(大阪大学 微生物病研究所)

Emerging evidence is revealing that exosomes contribute to many aspects of physiology and disease through intercellular communication. However, the biological roles of exosome secretion in exosome-secreting cells have remained largely unexplored. Here we show that exosome secretion plays a crucial role in maintaining cellular homeostasis in exosome-secreting cells. The inhibition of exosome secretion results in the accumulation of nuclear DNA in the cytoplasm, thereby causing the activation of cytoplasmic DNA sensing machinery. This event provokes the innate immune response, leading to reactive oxygen species (ROS)-dependent DNA damage response and thus induce senescence-like cell-cycle arrest or apoptosis in normal human cells. These results, in conjunction with observations that exosomes contain various lengths of chromosomal DNA fragments, indicate that exosome secretion maintains cellular homeostasis by removing harmful cytoplasmic DNA from cells. Together, these findings enhance our understanding of exosome biology, and provide valuable new insights into the control of cellular homeostasis.

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