アピカル膜へのスフィンゴミエリンの輸送を制御する分子機構の解明

阐明控制鞘磷脂向顶膜转运的分子机制

• 批准号: 20J10229
• 负责人: 小野 由美子
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10229/
• 关键词: スフィンゴミエリン; 上皮細胞; Lysenin; 細胞内輸送; アピカル膜; 形質膜; 浸透圧ストレス; mTORC2

上皮細胞は体表や臓器の表面に位置し、様々な浸透圧溶液に曝されている。消化管上皮細胞においては、アピカル膜側の管腔を流れる唾液（30 mOsm/L）や真水などの、極めて浸透圧の低い溶液に曝されている。低浸透圧環境下で、上皮細胞内に水分子が流入すると、細胞の体積が急激に増加するため、生じた膨圧により形質膜の緊張が高まる。したがって、その弾性限界を超えた膨張は、細胞の破裂を引き起こしてしまうため、形質膜には膜脂質が迅速に供給される必要がある。しかし、このような環境下で細胞膜の張力を一定に保つ分子機構は不明である。本研究では、低浸透圧溶液に曝された上皮細胞において、急速にアピカル膜のみが選択的に拡大するという現象を見出した。さらに、独自に考案した内在性スフィンゴミエリンの可視化プローブを用いて、細胞内のスフィンゴミエリンが輸送される様子を観察することに成功した。このプローブを用いた解析の結果、低浸透圧刺激時にはmTORC2経路が活性化され、アピカル膜の主要な脂質であるスフィンゴミエリンを含む分泌小胞の輸送が促進されることを明らかにした。さらに、mTORC2-Rab35 経路は、アクチン皮質の形質膜への係留に必要な細胞膜脂質であるPI(4,5)P2の分解を介して、アピカル膜のアクチン皮質を減少させて、形質膜の張力を低減させることを見出した。本分子機構は、生体内で上皮細胞が頻繁に対峙する低浸透圧環境において、スフィンゴミエリンを含む小胞のアピカル膜へのテザリングを促し、形質膜の緊張を緩和することで、細胞の破裂による細胞死を回避していることを示している。

The に position of the に surface of the や internal organ <s:1> of the epithelial cells and their 々な are immersed in the pressurized solution に and exposed to されて る る る. Digestive duct epithelial cells に お い て は, ア ピ カ ル membrane の lumen を flow れ る saliva (30 mOsm/L) や true water な ど の, extremely め て soak 圧 の low い solution に exposure さ れ て い る. Epithelial cells of low penetration で 圧 environment, が に water molecules into す る と, cell volume が の nasty shock に raised す る た め, raw じ た bentonite 圧 に よ り form plasma membrane の high tension が ま る. し た が っ て, そ の 弾 sex limit を super え た expansion は, cell の rupture を lead き こ し て し ま う た め, plasma membrane に は membrane lipid が に quickly supply さ れ る necessary が あ る. Under the conditions of <s:1>, <s:1> and ような ような, the <s:1> tension of the で cell membrane を is definitely に maintained, and the <s:1> molecular structure <e:1> is unknown である. This study で は, low penetration 圧 solution に exposure さ れ た epithelial cells に お い て, rapid に ア ピ カ ル membrane の み が sentaku に of company, big す る と い を う phenomenon shows し た. さ ら に, に test case alone し た internality ス フ ィ ン ゴ ミ エ リ ン の visualization プ ロ ー ブ を with い て, intracellular の ス フ ィ ン ゴ ミ エ リ ン が conveying さ れ る others child を 観 examine す る こ と に successful し た. こ の プ ロ ー ブ を with い た parsing の results, low penetration 圧 stimulation に は mTORC2 経 road が activeness さ れ, ア ピ カ ル main な lipid membrane の で あ る ス フ ィ ン ゴ ミ エ リ ン を containing む secretion vesicular の conveying が promote さ れ る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に, mTORC2 - Rab35 は 経 road, ア ク チ ン cortex の form plasma membrane へ の mooring に necessary な cell membrane lipid で あ る PI (4, 5) P2 の decomposition を interface し て, ア ピ カ ル membrane の ア ク チ ン cortex を reduce さ せ て, plasma membrane tension を の low cut さ せ る こ と を see out し た. This molecular organization は, raw で epithelial cells in the body が frequent に polices す sceneries る low saturate 圧 に お い て, ス フ ィ ン ゴ ミ エ リ ン を containing む vesicular の ア ピ カ ル membrane へ の テ ザ リ ン グ を promote し, plasma membrane の nervous を ease す る こ と で, broken cell の に よ る cell death を avoidance し て い る こ と を shown し て い る.

项目成果

Molecular mechanism of sphingomyelin transport to the apical plasma membrane in epithelial cells.

鞘磷脂转运至上皮细胞顶端质膜的分子机制。

• 发表时间: 2020
• 作者: Ono Y.;Ikenouchi J.
• 通讯作者: Ikenouchi J.

上皮細胞において mTORC2経路はアピカル膜へのスフィンゴミエリンの輸送を促進することで低浸透圧による細胞死を 抑制する

在上皮细胞中，mTORC2 通路通过促进鞘磷脂转运至顶膜来抑制低渗透压诱导的细胞死亡。

• 发表时间: 2021
• 作者: 小野 由美子;池ノ内 順一
• 通讯作者: 池ノ内 順一

mTORC2 suppresses cell death induced by hypo-osmotic stress by promoting sphingomyelin transport.

• DOI: 10.1083/jcb.202106160
• 发表时间: 2022-04-04
• 期刊: The Journal of cell biology
• 作者: Ono Y;Matsuzawa K;Ikenouchi J
• 通讯作者: Ikenouchi J

The mTORC2 pathway suppresses cell death due to the hypo-osmotic stress by promoting apical transport of sphingomyelin in epithelial cells.

mTORC2 通路通过促进上皮细胞中鞘磷脂的顶端转运来抑制低渗透压引起的细胞死亡。

• 发表时间: 2021
• 作者: Ono Y.;Ikenouchi J.
• 通讯作者: Ikenouchi J.