P38βMAPKは、C/EBPβの特定のリン酸化によりAtrogin1/Mafbxを上方制御します

背景：p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）ファミリーは、骨格筋の代謝に極めて重要な役割を果たします。最近の証拠により、p38αおよびp38βが筋肉タンパク質の恒常性に逆説的な効果を発揮することが明らかになりました。しかし、P38αではなくP38βが、Atrogin1/Mafbxを上方制御するC/EBPβの選択的活性化を介して筋肉異化を媒介できる理由は不明です。 方法：C/EBPβのp38αおよびp38β媒介リン酸化部位を特定するために、トリプティックホスホペプチドマッピングを実施しました。染色体免疫沈降（CHIP）アッセイを使用して、Atrogin1/MAFBXプロモーターへのC/EBPβ結合に対するp38αおよびP38βの効果を評価しました。P38αおよびP38βの過剰発現またはsiRNAを介した遺伝子ノックダウン、およびC/EBPβの部位指向変異誘発またはノックアウトを使用して、C2C12筋管およびマウスの筋肉異化におけるこれらのキナーゼの役割を分析しました。 結果：構成的に活性なp38αまたはp38βの細胞発現は、複数のセリンおよびスレオニン残基でのC/EBPβのリン酸化をもたらしました。ただし、C/EBPβのDNA結合活性にとって重要であることが知られていたP38βのリン酸化Thr-188のみ。P38αではなくP38βのみが、Atrogin1/MAFBXプロモーターにC/EBPβ結合を活性化しました。THR-188がアラニンに置き換えられたC/EBPβ変異体は、P38βまたはルイス肺癌（LLC）細胞条件付き培地（LCM）によって誘導されるAtrogin1/MAFBXアップレギュレーションの支配的な陰性阻害剤として作用しました。さらに、P38βのノックダウンは、LCMによって誘導されるC/EBPβ活性化とAtrogin1/MafBXアップレギュレーションを特異的に阻害しました。最後に、マウス脛骨前部における活性p38βの発現は、C/EBPβ-NULLマウスでブロックされたTHR-188、Atrogin1/MAFBXの上方制御および筋肉量減少でC/EBPβリン酸化を特異的に誘導しました。 結論：p38 MAPKのαおよびβアイソフォームは、基質内の異なるリン酸化部位を認識できます。筋肉異化の媒介におけるp38βのユニークな能力は、C/EBPβのリン酸化TR-188のリン酸化能力によるものです。

BACKGROUND: The p38 mitogen-activated protein kinases (MAPK) family plays pivotal roles in skeletal muscle metabolism. Recent evidence revealed that p38α and p38β exert paradoxical effects on muscle protein homeostasis. However, it is unknown why p38β, but not p38α, is capable of mediating muscle catabolism via selective activation of the C/EBPβ that upregulates atrogin1/MAFbx. METHODS: Tryptic phosphopeptide mapping was carried out to identify p38α- and p38β-mediated phosphorylation sites in C/EBPβ. Chromosome immunoprecipitation (ChIP) assay was used to evaluate p38α and p38β effect on C/EBPβ binding to the atrogin1/MAFbx promoter. Overexpression or siRNA-mediated gene knockdown of p38α and p38β, and site-directed mutagenesis or knockout of C/EBPβ, were used to analyze the roles of these kinases in muscle catabolism in C2C12 myotubes and mice. RESULTS: Cellular expression of constitutively active p38α or p38β resulted in phosphorylation of C/EBPβ at multiple serine and threonine residues; however, only p38β phosphorylated Thr-188, which had been known to be critical to the DNA-binding activity of C/EBPβ. Only p38β, but not p38α, activated C/EBPβ-binding to the atrogin1/MAFbx promoter. A C/EBPβ mutant in which Thr-188 was replaced by alanine acted as a dominant-negative inhibitor of atrogin1/MAFbx upregulation induced by either p38β or Lewis lung carcinoma (LLC) cell-conditioned medium (LCM). In addition, knockdown of p38β specifically inhibited C/EBPβ activation and atrogin1/MAFbx upregulation induced by LCM. Finally, expression of active p38β in mouse tibialis anterior specifically induced C/EBPβ phosphorylation at Thr-188, atrogin1/MAFbx upregulation and muscle mass loss, which were blocked in C/EBPβ-null mice. CONCLUSIONS: The α and β isoforms of p38 MAPK are capable of recognizing distinct phosphorylation sites in a substrate. The unique capacity of p38β in mediating muscle catabolism is due to its capability in phosphorylating Thr-188 of C/EBPβ.