ホスファチジルイノシトール3リン酸5ーキナーゼの機能解析

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生体膜を構成するイノシトールリン脂質は、細胞内シグナル分子として機能することが知られている。イノシトールリン脂質はそのイノシトール環の3カ所の水酸基におけるリン酸化の有無により、8種類存在している。これらの分子の存在量比が、数十種類以上に及ぶイノシトールリン脂質代謝酵素によって、時間的、空間的に厳密に制御されることによりシグナル分子として有効に機能している。本研究では、この中でもホスファチジルイノシトール3, 5.ニリン酸(PI(3,5)P2)を産生する酵素であるホスファチジルイノシトール3リン酸5-キナーゼ(PI3P5K)に着目して、機能解析を行っている。今年度の研究ではPI3P5K遺伝子欠損胚性幹(ES)細胞に認められる酵母の液胞に似た巨大化小胞(空胞)の出現機構を明らかにする目的で、質量分析法により同定したPI3P5K結合分子の一つ、mFig4の機能解析を行った。mFig4のアミノ酸配列からは、PI(3,5)P2ホスファターゼであることが予測されていた。しかしながら、HeLa細胞株において、RNA干渉法により、mFig4の発現mRNAレベルで抑制すると、PI3P5K遺伝子欠損細胞と同様の空胞が細胞内に生じるという、一見矛盾する結果を得た。そこで、イノシトールリン脂質ホスファターゼに共通するモチーフ中の、酵素活性に必須であるCys残基をAlaに置換した変異体を作製し、詳細な解析を行った。その結果、mFig4はPI(3,5)P2ホスファターゼ活性を持つ一方で、細胞内では、PI3P5Kの活性化因子としての役割が非常に大きいことが明らかとなった。本研究により、PI(3,5)P2を産生するキナーゼと分解するホスファターゼが複合体を形成し、協調して機能するという興味深い知見が得られた。