アルブミンの細胞リサイクルのための新生児FC受容体（FCRN）駆動型エンドソーム選別経路の直接実証

アルブミンは、脂肪酸、ビリルビン、ヘムなど、多くの化合物の輸送に関与する最も豊富な血漿タンパク質です。内皮細胞新生児FC受容体（FCRN）は、細胞リサイクル経路を介して高アルブミン血漿レベルを維持する上で中心的な役割を果たすことが示唆されています。ただし、このプロセスの直接マッピングはまだ不足しています。この作業は、FCRNの関与、細胞内経路、および流れによるアルブミン輸送の運動学を明確に定義するために、FCRN発現内皮細胞株が低いか、高いFCRN発現内皮細胞株と組み合わせてFCRN親和性が低下または増加した野生型および操作された組換えアルブミンの使用を提示します。サイトメトリー、定量的共焦点顕微鏡、およびアルブミンリサイクルアッセイ。細胞アルブミンの内在化は、FCRN発現とアルブミン結合親和性に比例することがわかりました。初期エンドソームでのアルブミンの蓄積はFCRN結合親和性とは無関係でしたが、FCRN結合親和性の違いは、後期エンドソームとリソソーム間のアルブミン分布に大きく影響しました。FCRN結合親和性が低いアルブミンとは異なり、FCRN結合親和性が高いアルブミンは、リソソームへのリソソームへの誘導性が少なく、リソソーム分解からのFCRN指向のアルブミンサルベージを示唆していました。さらに、細胞培養培地におけるリサイクルアルブミンの量はFCRN結合親和性に対応し、野生型アルブミンと比較して高FCRN結合アルブミンバリアントで1時間後に約3.3倍増加しました。一緒に、これらの発見は、細胞内アルブミンリサイクルの基本的なメカニズムとFCRN結合親和性によるアルブミンベースの治療効果を調整する可能性を説明する上で非常に重要なFCRN依存性エンドソーム細胞留め経路を明らかにします。

Albumin is the most abundant plasma protein involved in the transport of many compounds, such as fatty acids, bilirubin, and heme. The endothelial cellular neonatal Fc receptor (FcRn) has been suggested to play a central role in maintaining high albumin plasma levels through a cellular recycling pathway. However, direct mapping of this process is still lacking. This work presents the use of wild-type and engineered recombinant albumins with either decreased or increased FcRn affinity in combination with a low or high FcRn-expressing endothelium cell line to clearly define the FcRn involvement, intracellular pathway, and kinetics of albumin trafficking by flow cytometry, quantitative confocal microscopy, and an albumin-recycling assay. We found that cellular albumin internalization was proportional to FcRn expression and albumin-binding affinity. Albumin accumulation in early endosomes was independent of FcRn-binding affinity, but differences in FcRn-binding affinities significantly affected the albumin distribution between late endosomes and lysosomes. Unlike albumin with low FcRn-binding affinity, albumin with high FcRn-binding affinity was directed less to the lysosomes, suggestive of FcRn-directed albumin salvage from lysosomal degradation. Furthermore, the amount of recycled albumin in cell culture media corresponded to FcRn-binding affinity, with a ∼3.3-fold increase after 1 h for the high FcRn-binding albumin variant compared with wild-type albumin. Together, these findings uncover an FcRn-dependent endosomal cellular-sorting pathway that has great importance in describing fundamental mechanisms of intracellular albumin recycling and the possibility to tune albumin-based therapeutic effects by FcRn-binding affinity.