Митохондриальная E3-лигаза MAPL сумоилирует Drp1, способствуя митохондриальному делению при дегенерации межпозвонкового диска

Дегенерация межпозвонкового диска (ДМПД) является основной причиной ряда заболеваний позвоночника. Митохондриальное деление, опосредованное dynamin-related protein 1 (Drp1), недавно было идентифицировано как новая причина гибели клеток пульпозного ядра (NPC) и ДМПД, однако лежащие в основе механизмы остаются неясными. Хотя эффекты фосфорилирования Drp1 при ДМПД изучались, в настоящее время неизвестно, регулирует ли ДМПД небольшая модификация ubiquitin-like (SUMOylation) Drp1. Целью настоящего исследования было изучить функции и механизмы mitochondria-anchored protein ligase (MAPL), митохондриальной SUMO E3-лигазы, в ходе прогрессирования ДМПД. Экспрессию генов, связанных с сумоилированием и митохондриальной динамикой, в NPC, стимулированных TNF-α, анализировали методом секвенирования РНК. Уровни суммарных и митохондриальных конъюгатов SUMO1 повышались при увеличении экспрессии MAPL в NPC, обработанных TNF-α. Кроме того, стимуляция TNF-α вызывала фрагментацию и дисфункцию митохондрий. Гиперэкспрессия MAPL усиливала митохондриальное сумоилирование и модификацию Drp1 белком SUMO1, тем самым способствуя транслокации Drp1 в митохондрии и митохондриальному делению. Индуцируемые MAPL накопление ROS и снижение ΔΨm приводили к усилению апоптоза NPC. Мутация лизиновых остатков Drp1, служащих акцепторами SUMO, препятствовала его сумоилированию и устраняла митохондриальные фенотипы, вызванные MAPL. Гиперэкспрессия SENP5 воспроизводила эффект нокдауна MAPL, отрицательно регулируя модификацию Drp1 белком SUMO1 и митохондриальное деление в NPC. В модели ДМПД у крыс принудительная экспрессия MAPL с помощью вектора аденоассоциированного вируса (AAV) усугубляла повреждение ткани межпозвонкового диска, тогда как подавление MAPL замедляло прогрессирование ДМПД. Наши данные подчеркивают важность сумоилирования при ДМПД. Ингибирование опосредованного MAPL сумоилирования Drp1 ослабляет митохондриальное деление и ограничивает развитие ДМПД, что может стать потенциальной стратегией лечения ДМПД.