HSP20リン酸化と気道平滑筋弛緩

HSP20（HSPB6）は、平滑筋で発現する小さな熱ショックタンパク質であり、cAMP依存性プロテインキナーゼによってリン酸化される場合、収縮を阻害すると仮定されています。気道平滑筋（ASM）におけるこの仮説を調査するために、Hsp20が構成的に発現し、1μMイソプロテレノールまたは10μMサルメテロールで処理することにより培養ハスム細胞で誘導性があることを示しました。対照的に、炎症誘発性メディエーター（インターロイキン-1β、腫瘍壊死因子α、およびインターフェロンγの混合物が48時間でHSP20の発現を約50％阻害しました。Hsp20のリン酸化が弛緩を誘発するのに十分かどうかを判断するために、犬の気管平滑筋は、Hsp20のリン酸化を模倣する細胞浸透性ホスホペプチドで処理されました。Hsp20ホスホペプチドは、ミオシン軽鎖リン酸化の変化なしに、カルバコール誘発収縮に60％拮抗しました。組換えフル長HSP20は、平滑筋ミオシンサブフラグメント1（S1）に結合し、組換え細胞浸透性TAT-HSP20 S16D変異体を培養HASM細胞のF-アクチンフィラメントを減少させました。犬の気管平滑筋組織のカルバコール刺激により、大きな高分子複合体（200〜500 kDa）から小さな複合体（<60 kDa）へのHsp20の再分布が発生しました。結果は、Hsp20の発現と、気道平滑筋で動的に調節されている高分子構造と一致しています。HSP20はベータアゴニストによって上方制御され、炎症誘発性サイトカインによってダウンレギュレートされます。Hsp20はcAMP依存的にin vivoでリン酸化され、リン酸化された型は、おそらくF-アクチンの解重合とアクチンへのミオシン結合の阻害を通じて、気道平滑筋弛緩を促進します。

HSP20 (HSPB6) is a small heat shock protein expressed in smooth muscles that is hypothesized to inhibit contraction when phosphorylated by cAMP-dependent protein kinase. To investigate this hypothesis in airway smooth muscle (ASM) we showed that HSP20 was constitutively expressed as well as being inducible in cultured hASM cells by treatment with 1 μM isoproterenol or 10 μM salmeterol. In contrast, a mixture of proinflammatory mediators (interleukin-1β, tumor necrosis factor α, and interferon γ) inhibited expression of HSP20 by about 50% in 48 hours. To determine whether phosphorylation of HSP20 is sufficient to induce relaxation, canine tracheal smooth muscle was treated with a cell permeant phosphopeptide that mimics the phosphorylation of HSP20. The HSP20 phosphopeptide antagonized carbachol-induced contraction by 60% with no change in myosin light chain phosphorylation. Recombinant full length HSP20 inhibited skeletal actin binding to smooth muscle myosin subfragment 1 (S1), and recombinant cell permeant TAT-HSP20 S16D mutant reduced F-actin filaments in cultured hASM cells. Carbachol stimulation of canine tracheal smooth muscle tissue caused redistribution of HSP20 from large macromolecular complexes (200-500 kDa) to smaller complexes (<60 kDa). The results are consistent with HSP20 expression and macromolecular structure being dynamically regulated in airway smooth muscle. HSP20 is upregulated by beta agonists and downregulated by proinflammatory cytokines. HSP20 is phosphorylated in vivo in a cAMP-dependent manner and the phosphorylated form promotes airway smooth muscle relaxation, possibly through depolymerization of F-actin as well as inhibition of myosin binding to actin.