異常スフィンゴ脂質の動態解明を目指した高機能脂質誘導体プローブの酵素合成的創出

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スフィンゴ脂質は真核生物の生存にとって必須の要素である。スフィンゴ脂質生合成経路の第一段階はL-セリンとパルミトイル-CoAの縮合脱炭酸反応による長鎖塩基合成反応であり，ピリドキサール5’-リン酸（pyridoxal 5’-phosphate；PLP）を補酵素とするセリンパルミトイル転移酵素（serine palmitoyltransferase；SPT）によって触媒される。ヒトSPT遺伝子の点変異により『遺伝性知覚神経障害 Ⅰ 型』が発症する。変異型SPTにおいては，L-セリンを基質とする本来の長鎖塩基合成活性に対して，グリシンや L-アラニンを基質とするデオキシ型長鎖塩基の合成活性が異常亢進しており，このデオキシ型長鎖塩基から生成するデオキシ型セラミドが細胞内に蓄積して神経細胞死に至ると推測されている。近年，健常者からもデオキシ型セラミドが検出され，低いながらも正常型SPTによるデオキシ型長鎖塩基合成能が報告された。細菌SPTは真核生物の酵素の原型であり，酵素活性部位のアミノ酸残基が完全に保存された優れたモデル実験系である。そこで，細菌SPT野生型酵素におけるアミノ酸基質特異性を再検証した。まず，放射性同位元素標識基質を使用する従来の活性測定法に替わるSPT活性測定方法を開発した。本法を活用し，細菌由来SPTも，ヒトSPTと同様に，デオキシ型長鎖塩基合成能を有することを見出した。そこでSPTにおける有益/有毒なスフィンゴ脂質前駆体の合成を可能にする基質許容性に関する知見を得ることを目的として，SPTによるアミノ酸基質の認識様式について構造生物学的手法により検討した。