スクランブラーゼの作用機構とフリッパーゼの基質特異性の解明

阐明scrablase的作用机制和flippase的底物特异性

基本信息

批准号：
21H04770
负责人：
長田重一
金额：
$ 27.04万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

フォスファチジルセリン(PtdSer) はフリッパーゼの作用により細胞膜内層に局在する。このリン脂質の非対称的な局在は様々な生物現象でスクランブラーゼの作用により崩壊する。私達は細胞膜に存在する2個のP4-ATPases (ATP11AとATP11C) をフリッパーゼとして、TMEM16FおよびXKR8 をCa2+あるいはカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして同定した。炎症組織やがん組織では数多くの細胞がネクローシスに陥り、ATPが遊離、組織内のATP濃度は数百μMに達する。この高濃度のATPはATP受容体P2X7に結合、PtdSerを暴露させると共に細胞を死滅させる。CRISPR/ Cas9 systemを用いてこの過程に関与する分子をscreeningした結果、neuroacanthocytosis (神経有棘赤血球症) の原因遺伝子として知られている膜タンパク質 XKとlipid transporter VPS13A を同定、これらの分子は細胞膜上で会合していることを見出した。ATP11A 遺伝子欠損マウスは胚発生途上で死滅する。生体の殆どの組織でATP11AとATP11C遺伝子は発現していたが、胎盤ではATP11Aは強く発現しているがATP11C遺伝子の発現は全くみられなかった。一方、ATP11A遺伝子を胚 (epiblast)でのみ欠損させるとATP11A欠損マウスは正常に誕生したことから、ATP11Aノックアウトマウスは胎盤に異常があると考えられた。実際、胎盤ラビリンス層が未発達であり、合胞体栄養膜細胞の異形成や多数の死細胞が観察された。

磷脂酰丝氨酸 (PtdSer) 在翻转酶的作用下定位于细胞膜的内层。在各种生物现象中，扰乱酶的作用会破坏磷脂的这种不对称定位。我们鉴定出细胞膜中存在的两种 P4-ATP 酶（ATP11A 和 ATP11C）为翻转酶，TMEM16F 和 XKR8 为由 Ca2+ 或半胱天冬酶激活的扰乱酶。在发炎和癌变的组织中，许多细胞坏死，ATP被释放，组织内的ATP浓度达到数百μM。这种高浓度的 ATP 与 ATP 受体 P2X7 结合，暴露 PtdSer 并杀死细胞。通过使用CRISPR/Cas9系统筛选参与该过程的分子，我们鉴定出了膜蛋白XK和脂质转运蛋白VPS13A，它们已知是神经棘红细胞增多症（神经棘红细胞增多症）的致病基因。这些分子位于细胞上我发现他们正在见面。 ATP11A 基因缺陷小鼠在胚胎发育过程中死亡。 ATP11A和ATP11C基因在机体大多数组织中表达，但在胎盘中，ATP11A强烈表达，但没有观察到ATP11C基因的表达。另一方面，当仅在胚胎（外胚层）中删除 ATP11A 基因时，ATP11A 缺陷小鼠出生正常，表明 ATP11A 敲除小鼠存在胎盘异常。事实上，胎盘迷路层发育不全，合体滋养层细胞发育不良，并有大量死亡细胞。