生体膜脂肪酸組成異常による小胞体ストレス応答活性化機構の解明

私は昨年度までに、修士課程で見出したER局在型の機能未知膜タンパク質であるTMEM52が、骨格筋においてUPR活性化、およびインスリン感受性の正の制御因子として機能していることを明らかにした。TMEM52の解析と並行して、CRISPR-Cas9システムを利用したゲノムワイドスクリーニングにより、生体膜飽和化時のUPR活性化に関与する分子の網羅的な同定を試みており、昨年度までに、膜飽和化時のUPR活性化が抑制された細胞集団を得た。そこで今年度は、次世代シーケンス解析を通じ、膜飽和化時のUPR活性化に関与する遺伝子を同定した。次世代シーケンスのヒット遺伝子には脂質代謝酵素が多く含まれており、その中には膜リン脂質に脂肪酸を導入する酵素も存在していた。このことは、飽和脂肪酸の膜リン脂質への取り込み（膜飽和化）がUPR活性化に重要であることを強く支持している。またヒット遺伝子をGene Ontology解析した結果、オートファジー関連遺伝子が最上位に上がってきた。この結果をもとに、オートファジー阻害剤や、オートファジー関連遺伝子の欠損細胞を検証したが、どちらも膜飽和化時のIRE1の活性化が特異的に減弱していた。このことは、オートファジー経路が膜飽和化時のIRE1活性化に必要であることを強く示唆している。一般的に、UPRシグナルの下流でオートファジーが誘導されることは広く知られているが、今回の結果により、膜飽和化時においては、オートファジー経路とUPR経路がフィードバック的に相互制御している可能性が示唆される。また、ヒット遺伝子の中には、ER局在型の膜タンパク質も複数同定されており、その中には機能未知タンパク質も複数存在している。これらの膜タンパク質の中に、ER膜リン脂質の組成変化を感知し、IRE1やPERK活性化を引き起こすセンサー分子が存在する可能性がある。

私は昨年度までに、修士課程で見出したER局在型の機能未知膜タンパク質であるTMEM52が、骨格筋においてUPR活性化、およびインスリン感受性の正の制御因子として機能していることを明らかにした。TMEM52の解析と並行して、CRISPR-Cas9システムを利用したゲノムワイドスクリーニングにより、生体膜飽和化時のUPR活性化に関与する分子の網羅的な同定を試みており、昨年度までに、膜飽和化時のUPR活性化が抑制された細胞集団を得た。そこで今年度は、次世代シーケンス解析を通じ、膜飽和化時のUPR活性化に関与する遺伝子を同定した。次世代シーケンスのヒット遺伝子には脂質代謝酵素が多く含まれており、その中には膜リン脂質に脂肪酸を導入する酵素も存在していた。このことは、飽和脂肪酸の膜リン脂質への取り込み（膜飽和化）がUPR活性化に重要であることを強く支持している。またヒット遺伝子をGene Ontology解析した結果、オートファジー関連遺伝子が最上位に上がってきた。この結果をもとに、オートファジー阻害剤や、オートファジー関連遺伝子の欠損細胞を検証したが、どちらも膜飽和化時のIRE1の活性化が特異的に減弱していた。このことは、オートファジー経路が膜飽和化時のIRE1活性化に必要であることを強く示唆している。一般的に、UPRシグナルの下流でオートファジーが誘導されることは広く知られているが、今回の結果により、膜飽和化時においては、オートファジー経路とUPR経路がフィードバック的に相互制御している可能性が示唆される。また、ヒット遺伝子の中には、ER局在型の膜タンパク質も複数同定されており、その中には機能未知タンパク質も複数存在している。これらの膜タンパク質の中に、ER膜リン脂質の組成変化を感知し、IRE1やPERK活性化を引き起こすセンサー分子が存在する可能性がある。