膜リン脂質を介したpH依存性細胞応答機構の解明

阐明膜磷脂介导的 pH 依赖性细胞反应机制

基本信息

批准号：
21K05983
负责人：
迫圭輔
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Cardiovascular Center Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞は、酸性度（以下pH）、温度、酸素に代表される様々な環境因子に対して、適切に応答することで、初めて生存が可能となる。しかし、特に細胞外のpH変化に対して、細胞がどのように応答しているのかはあまり理解されていない。申請者は、新たなpH応答機構として、細胞膜内層に局在し、様々な生理活性を調節する機能性脂質であるPhosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2)が、pHに応じて内層から外層に移行すること、さらに網羅的探索を行った結果同定した膜タンパク質(以下X)がPIP2の外層移行に関与することも明らかとした。本年度はXを欠損するマウス、およびゼブラフィッシュの解析を行うことで、in vivoにおけるpH応答機構の生理的意義を明らかにする研究を実施した。Xを欠損するマウスは、胎児および胎盤の発育不全、骨形成の異常、発生直後に呼吸不全による致死など、多くの表現型を示した。これはin vivoにおける細胞外のpH変化に対する応答が極めて重要な役割を果たしていることをはっきりと示している。またゼブラフィッシュを用いた実験でも同様に、Xを欠損するゼブラフィッシュ胚は、１ヶ月齢の稚魚に成長する過程で、発育不全や高い致死率といった、マウスと同じ表現型を示していた。この結果は、種を超えてXの機能、細胞外pHに対する応答機構が極めて重要であることを示唆している。今後、それぞれの表現型に関して、なぜそうなるのかを細胞レベル、分子レベルで明らかにすることで、細胞外pH応答機構の意義を明らかにしていく。

细胞只有对各种环境因素（包括酸度（以下简称pH）、温度和氧气）做出适当反应时才能生存。然而，人们对细胞如何反应，特别是对细胞外 pH 值变化的反应知之甚少。作为一种新的pH响应机制，申请人提出，磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2）是一种位于细胞膜内层的功能性脂质，调节各种生理活动，根据pH从内层迁移到外层此外，经过全面的研究，我们发现我们鉴定出的一种膜蛋白（以下简称X）参与了PIP2向外层的迁移。今年，我们通过分析 X 缺陷小鼠和斑马鱼进行了研究，以阐明体内 pH 响应机制的生理意义。缺乏X的小鼠表现出多种表型，包括胎儿和胎盘生长受损、骨形成异常以及出生后不久因呼吸衰竭而死亡。这清楚地表明对细胞外pH变化的反应在体内起着至关重要的作用。同样，在使用斑马鱼的实验中，X缺陷的斑马鱼胚胎在成长为一个月大的鱼苗时表现出与小鼠相同的表型，例如生长发育不良和高死亡率。这一结果表明，X 的功能及其对细胞外 pH 值的响应机制在物种间极其重要。未来，我们将通过在细胞和分子水平上阐明每种表型的原因来阐明细胞外pH响应机制的意义。