Mechanism of how Stx17 changes its functions in response to nutrition status

Stx17根据营养状况改变功能的机制

基本信息

批准号：
21H02480
负责人：
多賀谷光男
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tokyo Dental College (2023)Tokyo University of Pharmacy and Life Science (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Syntaxin 17（Stx17）は哺乳動物細胞のミトコンドリアと小胞体の境界領域に存在し、SNAREとして小胞体膜のダイナミズムに関与する以外に、通常時にはDrp1、飢餓時にはAtg14L、過剰栄養時（オレイン酸存在下）にはACSL3（acyl-CoA合成酵素）と相互作用して、ミトコンドリアの分裂、オートファゴソーム形成、脂肪滴形成に関与している。本研究の目的は、栄養状態に応じて結合パートナーを変えることで多様な機能を示すStx17の機能調節機構の解明であり、本年度は以下のことを明らかにした。（１）Stx17のリン酸化に関与する酵素：Stx17のSer134は通常リン酸化されており、飢餓に伴って脱リン酸化される。Stx17結合タンパク質として同定されたNDR1（別名STK38）がStx17をリン酸化するかどうかを、細胞発現系および精製タンパク質を用いて検討したが、NDR1によるStx17の顕著なリン酸化は認められなかった。（２）リン脂質とStx17の相互作用：計画当初は、Stx17はホスファチジルセリンと相互作用するのではないかと考えていたが、PIPストリップを用いた実験から、ミトコンドリアに局在するカルジオリピンに結合する可能性が示唆された。そこでリポソームを使って調べたところ、カルジオリピンおよびホスファチジン酸と結合することが判明した。これらの脂質との結合によってStx17の局在が調節されている可能性が考えられる。（３）CPT1aとStx17結合の意義：脂肪酸のミトコンドリアへの取り込みに関与しているCPT1aがStx17の足場タンパク質として働き、CPT1aの発現抑制でオートファジーが進行することを見い出した。（４）ACSL3-Stx17を介したオートファジーの調節：ACSL3が栄養過多時（オレイン酸存在下）に加えて、飢餓時の脂肪滴形成にも関与していることを明らかにした。この酵素および、既にオートファジーに関与することが報告されているACSL4のオートファジー進行における役割の違いについて解明を進めている。

Syntaxin 17 (Stx17) is located in the boundary region of mitochondria and endoplasmic reticulum in mammalian cells, and in addition to being involved in the dynamism of the endoplasmic reticulum membrane as SNARE, it interacts with Drp1 when normally, Atg14L when starvation, and ACSL3 (acyl-CoA synthase) when overnutrition (in the presence of oleic酸），并参与线粒体分裂，自噬体形成和脂质液滴形成。这项研究的目的是阐明STX17的功能调节机制，该机制通过根据营养状况改变结合伴侣来表现出多种功能，今年我们阐明了以下内容：（1）STX17中STX17：SER134在STX17中涉及SER134的酶正常磷酸化和抑制性均具有恒星化。使用细胞表达系统和纯化的蛋白质研究了被鉴定为STX17结合蛋白磷酸化的NDR1（也称为STK38），但未观察到NDR1对STX17的显着磷酸化。（2）磷脂和STX17的相互作用：在程序开始时，我们认为STX17可能会与磷脂酰丝氨酸相互作用，但是使用PIP条的实验表明它可能与线粒体定位于线粒体结合。因此，使用脂质体的研究表明，它与心脂蛋白和磷脂酸结合。与这些脂质结合可能会调节STX17的定位。（3）CPT1A和STX17结合的重要性：我们发现，CPT1A参与脂肪酸对线粒体的摄取，作为STX17的支架蛋白，并且自噬通过CPT1A表达抑制而进行。（4）通过ACSL3-STX17来调节自噬：据表明，除了承担营养外，ACSL3在饥饿期间参与了脂质液滴的形成（在存在油酸的情况下）。现在，我们正在阐明该酶和ACSL4进展中的作用差异，据报道这与自噬有关。