カスパーゼに依存しないミトコンドリア細胞死は、細胞毒性タンパク質放出ではなく呼吸の喪失に起因します

アポトーシスでは、ミトコンドリア外膜透過化（MOMP）はカスパーゼ依存性死を引き起こします。しかし、カスパーゼがブロックされていても、細胞はクローン生成死を経験します。提案されたメカニズムの1つは、ミトコンドリアからの細胞毒性タンパク質（AIFおよびENDOGなど）の放出を含みました。副作用なしにMOMPを直接開始するために、タモキシフェンスイッチ可能なBIMS融合タンパク質を作成しました。驚くべきことに、MOMPの後でも、カスパーゼ阻害細胞はDNAを複製し、増殖停止を受ける前に約48時間分割しました。AIFとENDOGはミトコンドリアにとどまりました。しかし、細胞は徐々にミトコンドリア膜電位とATP含有量を失い、DNA合成は72時間停止まで遅くなりました。これらの欠陥は、MOMPの4〜8時間後に発生する呼吸機能の部分的な喪失に起因しました。これは、単にシトクロムcの分散によるものではありませんでした。特に、複雑なI活性は完全に失われ、複雑なIV活性は約70％減少しましたが、複合IIは影響を受けませんでした。その後、細胞はミトコンドリアタンパク質成分のより深い損失を示しました。したがって、カスパーゼ阻害下では、MOMP誘発性のクローン原性死は、ミトコンドリアからの細胞毒性タンパク質の放出ではなく、ミトコンドリア機能の進行性喪失に起因します。

In apoptosis, mitochondrial outer membrane permeabilization (MOMP) triggers caspase-dependent death. However, cells undergo clonogenic death even if caspases are blocked. One proposed mechanism involved the release of cytotoxic proteins (e.g., AIF and endoG) from mitochondria. To initiate MOMP directly without side effects, we created a tamoxifen-switchable BimS fusion protein. Surprisingly, even after MOMP, caspase-inhibited cells replicated DNA and divided for approximately 48 h before undergoing proliferation arrest. AIF and endoG remained in mitochondria. However, cells gradually lost mitochondrial membrane potential and ATP content, and DNA synthesis slowed to a halt by 72 h. These defects resulted from a partial loss of respiratory function, occurring 4-8 h after MOMP, that was not merely due to dispersion of cytochrome c. In particular, Complex I activity was completely lost, and Complex IV activity was reduced by approximately 70%, whereas Complex II was unaffected. Later, cells exhibited a more profound loss of mitochondrial protein constituents. Thus, under caspase inhibition, MOMP-induced clonogenic death results from a progressive loss of mitochondrial function, rather than the release of cytotoxic proteins from mitochondria.