Depletion of optineurin in RGC-5 cells derived from retinal neurons causes apoptosis and reduces the secretion of neurotrophins./Sippl C, Bosserhoff AK, Fischer D, Tamm ER./Exp Eye Res. 2011 Nov;93(5):669-80. Epub 2011 Aug 27.

Optineurin is a Golgi complex-associated ubiquitous protein with high expression levels in retinal ganglion cells (RGCs). Mutations in optineurin have been observed in rare hereditary cases of primary open-angle glaucoma and in amyotrophic lateral sclerosis. We explored the possibility that optineurin deficiency will compromise neuronal exocytosis leading to a diminished secretion of neurotrophic factors that are critically required for neuronal survival. To this end, we used RNA interference to induce depletion of optineurin in RGC-5 cells derived from retinal neurons. SiRNA specific for optineurin was transiently transfected. Moreover, a stable cell line with constitutive optineurin deficiency (RGC-5 pSilencer OPTN) was generated. In addition, we investigated the subcellular localization of optineurin in primary RGCs in retinal cell cultures isolated from eyes of mature mice. In RGC-5 cells, optineurin localized to the periphery of the Golgi complex and was observed in vesicular structures throughout the cytoplasm and close to the plasma membrane. A comparable Golgi-associated localization of optineurin was observed in cultured primary RGCs that were identified by TUJ1 labeling. Optineurin deficiency caused a marked increase in the number of RGC-5 cells with fragmented Golgi complex. RGC-5 pSilencer OPTN with stable optineurin deficiency showed a pronounced increase in the number of cells undergoing apoptotic cell death. Furthermore, the amounts of secreted neurotrophin-3 (NT-3) and ciliary neurotrophic factor were significantly lower in culture medium of RGC-5 pSilencer OPTN cells when compared to controls. Adding exogenous NT-3 to the culture medium to achieve amounts seen in control cultures completely prevented the increase in apoptotic cell death. We propose that lack of neurotrophic support due to impaired secretion of neurotrophic proteins is a critical factor that causes or contributes to RGC or motor neuron death in patients with mutated optineurin.

オプチニューリンは網膜神経節細胞 (RGCs) に高いレベルで発現するゴルジ複合体関連広範タンパクである。オプチニューリンの変異は原発開放隅角緑内障や筋萎縮性側索硬化症の遺伝性のケースでは殆ど観察されない。筆者らは、オプチニューリンの欠損が神経細胞のエキソサイトーシスを損なわせ、結果として神経生存のために決定的に必要な神経栄養因子の分泌を減少させる可能性を調査した。この目標のために、筆者らはRNA干渉を用い、網膜細胞神経から作られたRGC-5細胞のオプチニューリンの枯渇を誘導した。オプチニューリンに特異的なsiRNAは過渡期に形質導入した。更に、常時オプチニューリン欠損 (RGC-5 pSilencer OPTN) の安定した細胞系を確立した。加えて、筆者らは、成熟マウスの目から単離した網膜細胞組織の初代RGCでオプチニューリンの細胞内の局在を調査した。RGC-5細胞内では、オプチニューリンはゴルジ体の末梢に局在し、小胞の構造内の細胞質のいたるところに、また細胞膜の近いところに観察された。ゴルジ体関連のオプチニューリンの局在が培養した初代RGCでも観測されたが、これはTUJ1ラベリングによって確認された。オプチニューリンの欠損は、断片化されたゴルジ体とRGC-5細胞の数を顕著に増加させた。安定したオプチニューリンの欠損があるRGC-5 pSilencer OPTNでは、アポトーシス細胞死を起こしている細胞の数を明らかに増加させた。更に、分泌されたニュートロフィン3 (NT-3) と毛様体神経栄養因子の総量は、コントロールと比べた時にRGC-5 pSilencer OPTN細胞の培養液では有意に減少していた。コントロールの培養で見られた量まで外因性のNT-3を培養液に加えることで、増加したアポトーシス細胞死を完全に抑制した。筆者らは、神経栄養神のタンパク質の分泌が障害させることによる栄経因子の支持の欠損が、変異オプチニューリンがある患者におけるRGCやモーターニューロンの死の原因或いは寄与している決定的要因であることを提案する。