ミトコンドリアへのホスファチジルセリン新規輸送機構の解明

阐明磷脂酰丝氨酸至线粒体的新型转运机制

基本信息

批准号：
20J12899
负责人：
藤井悟
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

真核細胞において小胞体とミトコンドリアはリン脂質生合成の主要な場である。出芽酵母ではホスファチジルセリン（PS）は小胞体で生合成され、その多くはミトコンドリア内膜に輸送されPS脱炭酸酵素（Psd1）を介してホスファチジルエタノールアミン（PE）へと変換される。またPsd1は小胞体にも局在することが近年明らかとなった。本研究では以前までに、Ice2の欠損酵母にて、小胞体膜上のPsd1が減少することでPE合成低下と生育損傷が引き起こされることを発見していた。従って小胞体膜上に局在するPsd1は生理的に重要であると考えられる。またIce2の欠損酵母では、ホスファチジン酸（PA）分解が促進する。従ってPAの増減によって小胞体膜上のPsd1が調節されている可能性を考えた。本研究では、PAの分解が抑制されるNem1欠損酵母にて小胞体膜上のPsd1の増加すること、さらにPsd1がPAと結合する事を明らかにし、PAの増減によって小胞体膜上のPsd1が調節されていることが強く示唆された。また小胞体膜上のPsd1については未解明な点が多く存在する。例えば小胞体膜上に局在するPsd1は生理的に重要である一方で、ミトコンドリア内膜に局在するPsd1と比較して、定常状態におけるタンパク量が極めて少ない。我々はその原因として、小胞体膜上のPsd1は代謝回転が非常に速いのではないかと考えた。実際に小胞体膜上のPsd1の分解速度の解析を行なった結果、非常に速やかに分解されていた。そこで様々なタンパク質分解機構に関する因子の欠損酵母を作製し、Psd1への影響を調べた結果、小胞体関連分解（ERAD）の構成因子であるHrd1欠損酵母にて、小胞体膜上に局在するPsd1量が著しく増加していた。さらにPsd1がHrd1によってユビキチン化される事も明らかにし、Psd1がERADを介して分解されていることが示唆された。

内质网和线粒体是真核细胞中磷脂生物合成的主要场所。在酿酒酵母中，磷脂酰丝氨酸 (PS) 在内质网中生物合成，其中大部分被转运至线粒体内膜，并通过 PS 脱羧酶 (Psd1) 转化为磷脂酰乙醇胺 (PE)。最近还清楚地表明，Psd1 也定位于内质网。在这项研究中，我们之前发现，在 Ice2 缺陷型酵母中，内质网膜上 Psd1 的减少会导致 PE 合成减少并损害生长。因此，定位在内质网膜上的Psd1被认为具有重要的生理意义。此外，在 Ice2 缺陷的酵母中，磷脂酸 (PA) 的降解会加速。因此，我们考虑内质网膜上的Psd1可能是通过PA的增加或减少来调节的。在这项研究中，我们揭示了 Nem1 缺陷酵母中内质网膜上的 Psd1 增加，其中 PA 降解受到抑制，并且强烈表明 Psd1 与 PA 结合受到调节。此外，内质网膜上的Psd1还有许多未知点。例如，虽然定位于内质网膜上的 Psd1 在生理上很重要，但与定位于线粒体内膜上的 Psd1 相比，稳态下的蛋白质含量极低。我们推测其原因是内质网膜上的 Psd1 经历了极其快速的周转。当我们实际分析Psd1在内质网膜上的降解速度时，我们发现它的降解速度非常快。因此，我们创建了缺乏与各种蛋白质降解机制相关的因子的酵母，并研究了它们对 Psd1 的影响。结果，我们发现在缺乏 Hrd1（内质网相关降解（ERAD）的组成部分）的酵母中，定位于内质。网状膜Psd1的量显着增加。此外，我们发现 Psd1 被 Hrd1 泛素化，表明 Psd1 通过 ERAD 降解。