リン脂質フリッパーゼを介する「脂質場」の形成とその細胞骨格制御における役割

磷脂翻转酶介导的“脂场”的形成及其在细胞骨架调控中的作用

• 批准号: 20056015
• 负责人: 梅田 真郷
• 金额: $ 5.89万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20056015/
• 关键词: リン脂質; フィリップ・フロップ; P型ATPase; 膜ドメイン; 細胞運動; アクチン骨格; 低分子量Gタンパク質; Arf6; フリップ・フロップ

生体膜リン脂質は、脂質二分子膜を横切るフリップ・プロップ運動により、膜内でダイナミックに分子運動を行いながら外層・内層間で非対称な分布を維持している。これは全ての真核細胞に共通してみられるが、その生理的な役割はいまだ不明な点が多い。我々はこれまでに、哺乳動物細胞において形質膜アミノリン脂質を内向き輸送するリン脂質輸送体(アミノリン脂質トランスロケース)として、タイプ4P型ATPaseファミリータンパク質の一つであるATP8A1と、その非触媒サブユニットmROS3を同定している。本年度、mROS3・ATP8A1リン脂質プリッパーゼ複合体が遊走細胞の先導端を形作るラッフル膜上に局在し、PE分子のフリップ・プロップの促進を介して低分子量Gタンパク質Arf6の局在と活性化を調節し、細胞運動の駆動力となるアクチン骨格再編の制御において重要な役割を果たすことを見出した。また、リン脂質結合プローブを用いて形質膜リン脂質をトラップすると、PE結合プローブで処理した場合にのみ細胞運動の阻害が観察された。さらに興味深いことに、PE結合プローブを用いて表層PEの分布を調べると、運動時には細胞の前方後方でPEの配向性が異なる膜ドメインが形成されていることが明らかとなった。本年度の研究で得られた知見は、リン脂質分子の局所的なフリップ・プロップの活性化により特異な脂質ドメインいわゆる「脂質場」が形成されることを示している。この「脂質場」が機能タンパク質の集積する部位を特定し、細胞は膜脂質の分子運動を操ることによる「脂質場」の消長を介して分子の集積回路をコントロールし、多彩な情報処理を行っていると提唱したい。今後、「脂質場」の形成メカニズムを解明するとともに、脂質分子の配向性の変化がいかなる分子機構で機能分子群の集積と活性化を引き起しているのか、膜脂質と細胞骨格のクロストーク機構の全容を明らかにする必要がある。

生物膜磷脂在外层和内部层之间保持不对称分布，同时由于横跨脂质双层的翻转式运动，在膜内进行动态分子运动。这对于所有真核细胞都是常见的，但是关于它们的生理作用仍然有许多未知数。我们先前已经将ATP8A1（4p型ATPase家族蛋白之一及其非催化亚基MROS3）鉴定为磷脂转运蛋白（氨基磷脂反式转盘），可在哺乳动物细胞中内部运输质质膜氨基磷脂。今年，我们发现，MROS3-ATP8A1磷脂pripase络合物构成在形成迁移细胞前缘的荷叶膜上，调节低分子量G蛋白ARF6的定位和激活，通过促进PE分子的flip蛋白的促进，并在控制重点统计的climiate reorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore roror rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore rorore reor roror reor roror roror roror roror roror rorore reor reor rore rore rore rore reor coply。此外，当使用磷脂结合探针捕获质膜磷脂时，仅在用PE结合探针处理时才能观察到细胞运动的抑制作用。更有趣的是，在使用PE结合探针检查表面PE的分布时，揭示了运动过程中细胞的前部和后部部分形成了具有不同PE方向的膜结构域。今年研究的发现表明，磷脂分子的局部翻转支柱激活会产生独特的脂质结构域，即所谓的“脂质场”。我想提倡这个“脂质场”来识别功能蛋白积累的位点，并且细胞通过操纵膜脂质的分子运动并进行多种信息处理，通过操纵膜脂质的分子运动来控制分子的综合电路。将来，有必要阐明形成“脂质场”的机制，并阐明膜脂质与细胞骨架之间的串扰机制的全部程度，以及分子机制在脂质分子方向的变化导致功能分子组的积累和激活的脂质分子方向。

项目成果

リン脂質フリップ・プロップとその細胞運動における役割

磷脂翻转及其在细胞运动中的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: Katadae M;Hagiwara K;Wada A;Ito M;Umeda M;Casey PJ;Fukada Y;梅田真郷;Masato Umeda;Masato Umeda;Masato Umeda;梅田真郷;梅田真郷
• 通讯作者: 梅田真郷

Interacting targets of the farnesyl of transducin γ-subunit

转导蛋白 γ 亚基法呢基的相互作用靶标

• 发表时间: 2008
• 期刊: Biochemistry 47
• 作者: 樋口和宏;浅見春佳;佐藤伸一;柴田陽奈;小柴隆宏;川崎知己;Ito M;川崎知己;Katadae M
• 通讯作者: Katadae M

A membrane lipid-field theory to understand cellular functions

用于理解细胞功能的膜脂场理论

• 发表时间: 2009
• 作者: Katadae M;Hagiwara K;Wada A;Ito M;Umeda M;Casey PJ;Fukada Y;梅田真郷;Masato Umeda
• 通讯作者: Masato Umeda

体温はどのようにして決まるのか : ショウジョウバエ変異体atsugariから学ぶこと

如何确定体温：我们从果蝇突变体 atsugari 中学到了什么

• 发表时间: 2008
• 作者: Katadae M;Hagiwara K;Wada A;Ito M;Umeda M;Casey PJ;Fukada Y;梅田真郷;Masato Umeda;Masato Umeda;Masato Umeda;梅田真郷
• 通讯作者: 梅田真郷

Changes in temperature preference and energy homeostasis in dystroglycanmutants

肌营养不良突变体的温度偏好和能量稳态的变化

• 发表时间: 2009
• 期刊: Scienc 323
• 作者: Takeuchi K;Nakano Y;Kaneda M;Aizu M;Yamaguchi A;Kato U;Awano W;Kiyonaka S;Mori S;Yamamoto D;Umeda M
• 通讯作者: Umeda M