ジスルフィドストレス：急性膵炎における新しいタイプの酸化ストレス

グルタチオン酸化とタンパク質のグルタチオン化は、タンパク質のチオール酸化還元状態を反映するため、細胞の酸化ストレスの特徴と見なされます。私たちの目的は、チオールの酸化還元状態を分析し、グルタチオン枯渇に関連する急性炎症のモデルとして、実験的急性膵炎における膵臓の酸化還元シグナル伝達の混合ジスルフィドと標的を特定することでした。急性膵炎における膵臓のグルタチオン枯渇は、酸化されたグルタチオンレベルまたはタンパク質グルタチオン化の増加とは関連していません。シスチンおよびホモシスチンレベル、ならびにタンパク質システニル化とγ-グルタミルシステニル化は、膵炎の誘導後、膵臓で著しく上昇しました。タンパク質嚢胞化は、基底条件下で膵臓で検出できませんでした。ジスルフィドストレスの標的は、ウエスタンブロッティング、対角線電気泳動、およびプロテオミクス法によって特定されました。システニル化アルブミンが検出されました。レドックス感受性PP2Aおよびチロシンタンパク質ホスファターゼ活性は膵炎で減少し、この損失はN-アセチルシステインによって廃止されました。我々の発見によると、ジスルフィドストレスは、タンパク質システニル化とγ-グルタミルシステニル化に関連する急性炎症における特定のタイプの酸化ストレスと見なされる可能性がありますが、ペアシステイン/シスチンの酸化は、グルタチオン酸化またはタンパク質グルタチオン化の変化を伴わません。リボヌクレアーゼ阻害剤またはアルブミンなどのレドックス緩衝液と、チオレドキシン1、APE1/REF1、KEAP1、チロシン、セリン/スレオニンホスファターゼ、およびタンパク質ジスルフイソメラーゼを含むレドックスシグナルチオールの2種類の標的が特定されました。これらの標的は、DNA修復、細胞増殖、アポトーシス、小胞体ストレス、および炎症反応に大きな関連性を示します。ジスルフィドストレスは、炎症に関与するグルタチオン酸化還元状態に依存しないレドックスシグナル伝達の特定のメカニズムです。

Glutathione oxidation and protein glutathionylation are considered hallmarks of oxidative stress in cells because they reflect thiol redox status in proteins. Our aims were to analyze the redox status of thiols and to identify mixed disulfides and targets of redox signaling in pancreas in experimental acute pancreatitis as a model of acute inflammation associated with glutathione depletion. Glutathione depletion in pancreas in acute pancreatitis is not associated with any increase in oxidized glutathione levels or protein glutathionylation. Cystine and homocystine levels as well as protein cysteinylation and γ-glutamyl cysteinylation markedly rose in pancreas after induction of pancreatitis. Protein cysteinylation was undetectable in pancreas under basal conditions. Targets of disulfide stress were identified by Western blotting, diagonal electrophoresis, and proteomic methods. Cysteinylated albumin was detected. Redox-sensitive PP2A and tyrosine protein phosphatase activities diminished in pancreatitis and this loss was abrogated by N-acetylcysteine. According to our findings, disulfide stress may be considered a specific type of oxidative stress in acute inflammation associated with protein cysteinylation and γ-glutamylcysteinylation and oxidation of the pair cysteine/cystine, but without glutathione oxidation or changes in protein glutathionylation. Two types of targets of disulfide stress were identified: redox buffers, such as ribonuclease inhibitor or albumin, and redox-signaling thiols, which include thioredoxin 1, APE1/Ref1, Keap1, tyrosine and serine/threonine phosphatases, and protein disulfide isomerase. These targets exhibit great relevance in DNA repair, cell proliferation, apoptosis, endoplasmic reticulum stress, and inflammatory response. Disulfide stress would be a specific mechanism of redox signaling independent of glutathione redox status involved in inflammation.