スフィンガジエンによるスフィンゴ脂質多様性創出機構の解明

阐明鞘脂二烯创造鞘脂多样性的机制

• 批准号: 22KJ0087
• 负责人: 城島 啓佑
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0087/
• 关键词: スフィンガジエン; FADS3; スフィンゴ脂質; セラミド; 基質特異性

予定通り脂肪酸不飽和化酵素FADS3の酵素学的解析とスフィンガジエン(SPD)の生理機能解明の2点について研究を行った。加えて，予定にはなかったSPDの代謝についての詳細な解析も行なった。FADS3の酵素学的解析について予定通り研究を遂行した。In vitroや細胞系での解析から，FADS3の基質が遊離のスフィンゴシンではなくセラミドであることを明らかにした。さらにセラミドの構成成分であるスフィンゴシンと脂肪酸の鎖長に対しての特異性を調べたところ，脂肪酸鎖長には基質特異性をもたない一方で，スフィンゴシン鎖長に対しては特異性をもつことを明らかにした。SPDの生理機能についても白色脂肪組織と腎臓の解析を予定通り行った。Fads3 KOマウスは通常状態では目立った表現型が見られないことから，高脂肪食負荷時の白色脂肪組織における機能を調べたが，野生型マウスと比較してKOマウスに大きな差異は見られなかった。続いて，腎機能障害を誘発することが知られるシスプラチンを投与したFads3 KOマウスの腎機能を生化学的解析により評価した。その結果，Fads3 KOマウスでは野生型と比較して腎機能が低下する傾向が見られ，SPDがシスプラチン誘発性の腎負荷を緩和する機能をもつことが示唆された。SPDの代謝について細胞のトレーサー実験から，SPDスフィンゴ糖脂質に代謝されづらいことが明らかとなった。本研究で明らかとなったFADS3の酵素学的特性は多彩で重要な機能を有するスフィンゴ脂質の構造多様性を生み出す分子的基盤の解明の一端を担うと考える。また，SPDの機能は今までほとんど明らかではなかったが，シスプラチン誘発性腎負荷によってFads3 KOマウスの腎臓機能低下が見られたことから，薬剤性腎不全とSPDの関連が示唆され，本研究結果は薬剤性腎不全の回避や治療に貢献する可能性があると考えられる。

按照计划，我们进行了两点研究：脂肪酸去饱和酶FADS3的酶解分析和鞘氨醇（SPD）生理功能的阐明。另外，我们还对SPD的代谢进行了详细的分析，这是没有计划的。 FADS3 的酶分析按计划进行。体外和细胞系统分析表明 FADS3 的底物是神经酰胺，而不是游离的鞘氨醇。此外，我们还研究了神经酰胺的构成成分——鞘氨醇和脂肪酸的链长特异性，结果发现虽然脂肪酸链长没有底物特异性，但鞘氨醇链长却显示出特异性。那。关于SPD的生理功能，按计划进行了白色脂肪组织和肾脏的分析。由于 Fads3 KO 小鼠在正常条件下没有表现出任何明显的表型，因此我们研究了高脂肪饮食时白色脂肪组织的功能，但与野生型小鼠相比，在 KO 小鼠中没有观察到重大差异。接下来，我们通过生化分析评估了给予顺铂后的 Fads3 KO 小鼠的肾功能，已知顺铂会诱发肾功能障碍。结果，与野生型小鼠相比，Fads3 KO小鼠的肾功能趋于下降，表明SPD具有减轻顺铂引起的肾负荷的功能。关于SPD代谢的细胞示踪实验表明，SPD很难代谢成鞘糖脂。我们相信，本研究中揭示的 FADS3 的酶特性将有助于阐明产生鞘脂结构多样性的分子基础，鞘脂具有多样化且重要的功能。此外，虽然迄今为止SPD的功能在很大程度上还不清楚，但Fads3 KO小鼠中顺铂诱导的肾超负荷导致的肾功能下降表明药物诱导的肾衰竭与SPD之间存在关系，并且本研究的结果人们认为这种药物可能有助于避免和治疗药物引起的肾衰竭。

项目成果

セラミド不飽和化酵素FADS3の基質特異性と4,14-スフィンガジエンの代謝

神经酰胺去饱和酶 FADS3 的底物特异性和 4,14-二氢鞘氨醇的代谢

• 发表时间: 2022
• 作者: Xin Fu Tan;Manjin Kim;Kazuhiro Yasuda;Kazuhiro Nogita;Xin Fu Tan;古澤千春・小泉逸郎;城島啓佑，木原章雄
• 通讯作者: 城島啓佑，木原章雄