精子細胞特異的に存在するリン脂質分子種TPCLの産生・作用機構の解明

生体内には極性頭部と脂肪酸含量の異なる数万種類のリン脂質分子種が存在し、固有の膜環境を形成することで細胞膜上でのさまざまな反応を効率的に制御している。カルジオリピン(CL)は主にミトコンドリアに存在するリン脂質であり、その4つの脂肪酸鎖には主に不飽和脂肪酸が結合している。一方で、我々は、4つの脂肪酸鎖全てがパルミチン酸である非ミトコンドリア型カルジオリピン（TPCL: tetrapalmitoyl cardiolipin）が精巣特異的に発現していることを見出している。また、TPCL合成に重要な酵素としてCDPジアシルグリセロール合成酵素の一つであるCDS1を同定している。これまでにCDS1欠損マウス精巣の電子顕微鏡観察からCDS1欠損マウスがResidual Bodyの排出異常を引き起こすこと、また、Residual Bodyの排出に重要なCullin3複合体の活性化の割合がTPCLの局在画分で高く、逆にTPCLの減少するCDS1欠損マウスにおいて減少していることを見出した。さらにCullin3活性化に重要なDCNL1がTPCLに結合することを明らかにしており、これらの結果から、TPCLがDCNL1との結合を介してCulin3活性化の足場として機能していることが示唆されたが、DCNL1の機能にTPCLとの結合が与える影響は不明である。今年度はDCNL1によるCullin3活性化のin vitro再構成系を構築し、TPCLの減少するCDS1欠損マウス精巣の膜環境下における添加DCNL1の活性を検証した。その結果、CDS1欠損精巣中ではDCNL1の活性が減弱した。今後は、in vitro系へのTPCL添加系を確立しTPCL添加の効果を検証する。以上より、様々な基質をユビキチン化して様々な細胞機能に関与するCullin3の活性化における膜脂質環境の重要性が明らかとなる。

生体内には極性頭部と脂肪酸含量の異なる数万種類のリン脂質分子種が存在し、固有の膜環境を形成することで細胞膜上でのさまざまな反応を効率的に制御している。カルジオリピン(CL)は主にミトコンドリアに存在するリン脂質であり、その4つの脂肪酸鎖には主に不飽和脂肪酸が結合している。一方で、我々は、4つの脂肪酸鎖全てがパルミチン酸である非ミトコンドリア型カルジオリピン（TPCL: tetrapalmitoyl cardiolipin）が精巣特異的に発現していることを見出している。また、TPCL合成に重要な酵素としてCDPジアシルグリセロール合成酵素の一つであるCDS1を同定している。これまでにCDS1欠損マウス精巣の電子顕微鏡観察からCDS1欠損マウスがResidual Bodyの排出異常を引き起こすこと、また、Residual Bodyの排出に重要なCullin3複合体の活性化の割合がTPCLの局在画分で高く、逆にTPCLの減少するCDS1欠損マウスにおいて減少していることを見出した。さらにCullin3活性化に重要なDCNL1がTPCLに結合することを明らかにしており、これらの結果から、TPCLがDCNL1との結合を介してCulin3活性化の足場として機能していることが示唆されたが、DCNL1の機能にTPCLとの結合が与える影響は不明である。今年度はDCNL1によるCullin3活性化のin vitro再構成系を構築し、TPCLの減少するCDS1欠損マウス精巣の膜環境下における添加DCNL1の活性を検証した。その結果、CDS1欠損精巣中ではDCNL1の活性が減弱した。今後は、in vitro系へのTPCL添加系を確立しTPCL添加の効果を検証する。以上より、様々な基質をユビキチン化して様々な細胞機能に関与するCullin3の活性化における膜脂質環境の重要性が明らかとなる。