リン脂質フリッパーゼＡＴＰ１０ＡのＰＣフリップ活性が制御する細胞機能の解明

阐明磷脂翻转酶 ATP10A 的 PC 翻转活性调节的细胞功能

• 批准号: 16J05381
• 负责人: 内藤 朋樹
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05381/
• 关键词: flippase; ATP10 family; phosphatidylcholine; glucosylceramide; P4-ATPase; endocytosis; リン脂質フリッパーゼ; ATP10; ホスファチジルコリン; 細胞膜; 膜ダイナミクス

本研究ではリン脂質フリッパーゼであるATP10Aのホスファチジルコリン(PC)特異的なフリップ活性が担う細胞機能およびその制御機構を突き止めることを目的として研究を行ってきた。また、研究遂行の過程でATP10のファミリーであるATP10Dが糖脂質を基質とすることを新たに見出したため、その脂質選択・輸送のメカニズムを探る研究を行った。ATP10Aの過剰発現により細胞形態は変化する。そのメカニズムを探るため、ATP10Aの発現によって細胞-細胞外マトリックス間接着因子であるインテグリンの細胞内動態が影響を受けているのではないかと仮説をたて検証した。その結果、ATP10Aの過剰発現によってインテグリンを含む細胞膜局在タンパク質のエンドサイトーシスが亢進していることを発見した。これはATP10Aが細胞膜においてPCをフリップすることによって細胞内向きの湾曲形成を促進し、膜タンパク質のエンドサイトーシスを亢進する機能があることを示唆する。この研究成果は共著として論文に発表された。近年、酵母のリン脂質フリッパーゼがグリセロリン脂質のみならずスフィンゴ脂質をフリップできる可能性が示唆された(Roland et al. PNAS 2017)。そこでヒトのフリッパーゼの中にもスフィンゴ脂質を基質とするものがあるのではないかと考え実験をしたところ、今まで基質が全く不明であったATP10Dがスフィンゴ糖脂質であるグルコシルセラミドをフリップすることを突き止めた。ATP10Dの遺伝的な変異は脂質異常症との関連が報告されていることから、ATP10Dによるグルコシルセラミド輸送が脂質の代謝や恒常性の維持に重要な働きをしている可能性がある。さらに、ATP10Dがグルコシルセラミドを選択・輸送するのに重要なアミノ酸残基を決定した。これらの研究成果を国内、国際学会で発表し、論文は現在投稿中である。

进行了这项研究，目的是确定控制细胞功能和控制磷脂酰胆碱（PC） - 特异性翻转活性ATP10A，一种磷脂氟脂脂的特异性翻转活性。此外，正如我们发现ATP10家族ATP10D在研究过程中使用糖脂作为底物，我们进行了研究以探索脂质选择和运输的机制。 ATP10A的过表达会改变细胞形态。为了探索这种机制，我们假设并检验了以下假设：ATP10a的表达可能影响整联蛋白的细胞内动力学，这是一种细胞 - 纤细基质基质粘附因子。结果，我们发现ATP10A的过表达增强了含有整合素的细胞膜局部蛋白质的内吞作用。这表明ATP10A具有通过在细胞膜中翻转PC并增强膜蛋白的内吞作用来促进细胞内曲线形成的功能。这项研究的结果发表在合着的论文中。最近，有人提出，酵母磷脂氟脂酶不仅可以翻转甘油磷脂，还可以翻转鞘脂（Roland等，PNAS 2017）。因此，我们认为某些人的氟酶可能包含鞘脂作为底物，并进行了一个实验，发现以前尚无底物的ATP10D将糖磷脂果糖葡萄糖酰胺翻转。据报道，ATP10D中的遗传突变与血脂异常有关，并且通过ATP10D通过ATP10D转运葡萄糖基酰胺可能在维持脂质代谢和稳态方面起重要作用。此外，确定了对ATP10D选择和转运葡萄糖基酰胺至关重要的氨基酸残基。这些研究结果已在国内和国际会议上提出，目前正在提交论文。

项目成果

脂質フリッパーゼの新奇基質としてグルコシルセラミドの発見とその輸送メカニズム

葡萄糖神经酰胺作为脂质翻转酶新型底物的发现及其转运机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Takatsu H;Takayama M;Naito T;Takada N;Tsumagari K;Ishihama Y;Nakayama K;Shin HW.;内藤朋樹
• 通讯作者: 内藤朋樹

Identification of mammalian glucosylceramide flippase and its transport mechanism

哺乳动物葡萄糖神经酰胺翻转酶的鉴定及其转运机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Takatsu H;Takayama M;Naito T;Takada N;Tsumagari K;Ishihama Y;Nakayama K;Shin HW.;内藤朋樹;Tomoki Naito
• 通讯作者: Tomoki Naito