パルミトイル化脂質修飾による膜マイクロドメイン形成機構の解明

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タンパク質のパルミトイル化修飾はタンパク質に飽和脂肪酸であるパルミチン酸が結合する翻訳後修飾で、パルミトイル化酵素と脱パルミトイル化酵素により触媒される可逆的修飾である。これまでのプロテオミクス研究から膨大量のパルミトイル化タンパク質が同定され、それらの多くが膜マイクロドメインに集積することが報告された。そのため、近年さまざまな分野で注目されている。しかしながら、この修飾系の一翼を担う脱パルミトイル化酵素は長年発見されておらず、そのパルミトイル化可逆的サイクルの詳細な解析には至れていない。昨年度申請者は、包括的な手法から脱パルミトイル化酵素の候補遺伝子群の単離に成功した。本年度は、これら候補遺伝子群の神経細胞における挙動を明らかにすることを目指した。神経細胞のポストシナプス膜に見られるポストシナプス後肥厚は典型的な膜マイクロドメインのひとつである。申請者はポストシナプス後肥厚の主要な構成成分で、パルミトイル化基質であるPSD-95に着目し、脱パルミトイル化候補遺伝子群の解析をおこなった。まず、脱パルミトイル化酵素活性を示す候補遺伝子群の神経細胞内局在をGFP融合タンパク質を用いて観察した。その結果、ポストシナプス膜近傍に選択的に局在するサブファミリーが存在することを明らかにした。PSD-95はポストシナプス膜近傍において脱パルミトイル化をされるため、これらのサブファミリーが主たる候補として考えられる。そこで、ポストシナプス膜に局在するサブファミリーを神経細胞に過剰発現させると、PSD-95のパルミトイル化レベルが減少し、ポストシナプスへの集積が著しく減少していた。そこで、ポストシナプス膜に局在する3つのサブファミリーメンバーのうち主要な遺伝子を特定するため、定量性PCR法により遺伝子発現量を比較定量した。その結果、神経細胞では1つの遺伝子が選択的に発現していることが分かった。現在、脱パルミトイル化候補遺伝子を欠損する神経細胞を作製し、生理的な意義の解明を目指している。