3量体G蛋白質によるイソプレニル化を介したRho活性化機構の解明

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低分子量G蛋白質C末端のイソプレニル化を媒介するイソプレニル転移酵素のアッセイ系を確立し、その活性制御機構を解析した。蛍光標識した基質ペプチドを用い、ゲラニルゲラニル転移酵素(GGTase)およびファルネシル転移酵素(FTase)でイソプレニル化された蛍光基質ペプチドをHPLCで分離定量し活性測定を試みた。血管内皮細胞およびHEK293細胞の抽出液には内因性のGGTaseおよびFTaseの活性が認められた。この酵素活性はチロシンホスファターゼを阻害すると上昇した。また、膜の透過性を高めた細胞にGTPγSを添加すると酵素活性が上昇した。このようなGTPγSおよびチロシンホスファターゼ阻害の効果は、精製したリコンビナントGGTaseやFTaseでは認められなかった。しかし、細胞抽出液を加えるとリコンビナントの酵素活性も増大したことから、イソプレニル転移酵素の活性制御にG蛋白質とチロシンリン酸化が関与する可能性が示唆された。また、細胞をGi共役型受容体刺激薬のリゾホスファチジン酸(LPA)やスフィンゴシン-1-リン酸(SIP)で刺激するとGGTaseおよびFTaseの活性の増大が認められた。一方、種々の培養細胞をHMG-CoA還元酵素阻害剤で処理すると細胞内のゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)やファルネシルピロリン酸(FPP)が減少し、細胞膜に局在するRhoAが減少して細胞が球状になった。メバロン酸およびGGPPはHMG-CoA還元酵素阻害剤による形態変化を回復させたが、FPPは無効であった。この形態の回復はLPAやSIPで促進される傾向が認められた。以上の結果から、イソプレニル転移酵素は3量体G蛋白質により活性が制御され、このシグナル伝達系が低分子量G蛋白質の機能発現に関与することが示唆された。