スクランブラーゼの作用機構とフリッパーゼの基質特異性の解明

フォスファチジルセリン(PtdSer) はフリッパーゼの作用により細胞膜内層に局在する。このリン脂質の非対称的な局在は様々な生物現象でスクランブラーゼの作用により崩壊する。私達は 細胞膜に存在する2個のP4-ATPases (ATP11AとATP11C) をフリッパーゼとして、TMEM16FおよびXKR8 をCa2+あるいはカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして同定した。炎症組織やがん組織では数多くの細胞がネクローシスに陥り、ATPが遊離、組織内のATP濃度は数百μMに達する。この高濃度のATPはATP受容体P2X7に結合、PtdSerを暴露させると共に細胞を死滅させる。CRISPR/ Cas9 systemを用いてこの過程に関与する分子をscreeningした結果、neuroacanthocytosis (神経有棘赤血球症) の原因遺伝子として知られている膜タンパク質 XKとlipid transporter VPS13A を同定、これらの分子は細胞膜上で会合していることを見出した。ATP11A 遺伝子欠損マウスは胚発生途上で死滅する。生体の殆どの組織でATP11AとATP11C遺伝子は発現していたが、胎盤ではATP11Aは強く発現しているがATP11C遺伝子の発現は全くみられなかった。一方、ATP11A遺伝子を胚 (epiblast)でのみ欠損させるとATP11A欠損マウスは正常に誕生したことから、ATP11Aノックアウトマウスは胎盤に異常があると考えられた。実際、胎盤ラビリンス層が未発達であり、合胞体栄養膜細胞の異形成や多数の死細胞が観察された。

フォスファチジルセリン(PtdSer) はフリッパーゼの作用により細胞膜内層に局在する。このリン脂質の非対称的な局在は様々な生物現象でスクランブラーゼの作用により崩壊する。私達は 細胞膜に存在する2個のP4-ATPases (ATP11AとATP11C) をフリッパーゼとして、TMEM16FおよびXKR8 をCa2+あるいはカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして同定した。炎症組織やがん組織では数多くの細胞がネクローシスに陥り、ATPが遊離、組織内のATP濃度は数百μMに達する。この高濃度のATPはATP受容体P2X7に結合、PtdSerを暴露させると共に細胞を死滅させる。CRISPR/ Cas9 systemを用いてこの過程に関与する分子をscreeningした結果、neuroacanthocytosis (神経有棘赤血球症) の原因遺伝子として知られている膜タンパク質 XKとlipid transporter VPS13A を同定、これらの分子は細胞膜上で会合していることを見出した。ATP11A 遺伝子欠損マウスは胚発生途上で死滅する。生体の殆どの組織でATP11AとATP11C遺伝子は発現していたが、胎盤ではATP11Aは強く発現しているがATP11C遺伝子の発現は全くみられなかった。一方、ATP11A遺伝子を胚 (epiblast)でのみ欠損させるとATP11A欠損マウスは正常に誕生したことから、ATP11Aノックアウトマウスは胎盤に異常があると考えられた。実際、胎盤ラビリンス層が未発達であり、合胞体栄養膜細胞の異形成や多数の死細胞が観察された。