リン脂質フリッパーゼを介する「脂質場」の形成とその細胞骨格制御における役割

磷脂翻转酶介导的“脂场”的形成及其在细胞骨架调控中的作用

• 批准号: 20056015
• 负责人: 梅田 真郷
• 金额: $ 5.89万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20056015/
• 关键词: リン脂質; フィリップ・フロップ; P型ATPase; 膜ドメイン; 細胞運動; アクチン骨格; 低分子量Gタンパク質; Arf6; フリップ・フロップ

生体膜リン脂質は、脂質二分子膜を横切るフリップ・プロップ運動により、膜内でダイナミックに分子運動を行いながら外層・内層間で非対称な分布を維持している。これは全ての真核細胞に共通してみられるが、その生理的な役割はいまだ不明な点が多い。我々はこれまでに、哺乳動物細胞において形質膜アミノリン脂質を内向き輸送するリン脂質輸送体(アミノリン脂質トランスロケース)として、タイプ4P型ATPaseファミリータンパク質の一つであるATP8A1と、その非触媒サブユニットmROS3を同定している。本年度、mROS3・ATP8A1リン脂質プリッパーゼ複合体が遊走細胞の先導端を形作るラッフル膜上に局在し、PE分子のフリップ・プロップの促進を介して低分子量Gタンパク質Arf6の局在と活性化を調節し、細胞運動の駆動力となるアクチン骨格再編の制御において重要な役割を果たすことを見出した。また、リン脂質結合プローブを用いて形質膜リン脂質をトラップすると、PE結合プローブで処理した場合にのみ細胞運動の阻害が観察された。さらに興味深いことに、PE結合プローブを用いて表層PEの分布を調べると、運動時には細胞の前方後方でPEの配向性が異なる膜ドメインが形成されていることが明らかとなった。本年度の研究で得られた知見は、リン脂質分子の局所的なフリップ・プロップの活性化により特異な脂質ドメインいわゆる「脂質場」が形成されることを示している。この「脂質場」が機能タンパク質の集積する部位を特定し、細胞は膜脂質の分子運動を操ることによる「脂質場」の消長を介して分子の集積回路をコントロールし、多彩な情報処理を行っていると提唱したい。今後、「脂質場」の形成メカニズムを解明するとともに、脂質分子の配向性の変化がいかなる分子機構で機能分子群の集積と活性化を引き起しているのか、膜脂質と細胞骨格のクロストーク機構の全容を明らかにする必要がある。

生物膜磷脂在外层和内层之间保持不对称分布，同时由于跨脂质双层的翻转运动而动态地移动膜内的分子。这是所有真核细胞所共有的，但其生理作用仍然很大程度上未知。我们之前研究了 ATP8A1（一种 4P 型 ATP 酶家族蛋白）及其作为磷脂转运蛋白（氨基磷脂转位酶）的非催化亚基，该亚基在哺乳动物细胞中向内运输质膜氨基磷脂单位 mROS3。今年，我们发现 mROS3/ATP8A1 磷脂前酶复合物定位在形成迁移细胞前缘的褶皱膜上，并通过促进 PE 分子的翻转来调节小 G 蛋白 Arf6 的定位和激活。它在控制肌动蛋白骨骼重组中发挥着重要作用，而肌动蛋白骨骼重组是细胞运动的驱动力。此外，当使用磷脂结合探针捕获质膜磷脂时，仅当用PE结合探针处理时才观察到细胞运动的抑制。更有趣的是，当我们使用PE结合探针研究表面PE的分布时，我们发现在运动过程中，细胞的前部和后部形成了具有不同PE方向的膜域。今年的研究结果表明，磷脂分子的局部翻转激活会导致独特的脂质结构域的形成，即所谓的“脂质场”。这个“脂质场”规定了功能性蛋白质聚集的部位，细胞通过操纵膜脂的分子运动，通过“脂质场”的涨落来控制分子的集成电路，进行各种信息处理。我想建议未来，我们将阐明“脂质场”的形成机制，并研究膜脂质与细胞骨架之间的串扰，其中脂质分子取向的变化导致功能分子的积累和激活。有必要澄清整个机制。

项目成果

リン脂質フリップ・プロップとその細胞運動における役割

磷脂翻转及其在细胞运动中的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: Katadae M;Hagiwara K;Wada A;Ito M;Umeda M;Casey PJ;Fukada Y;梅田真郷;Masato Umeda;Masato Umeda;Masato Umeda;梅田真郷;梅田真郷
• 通讯作者: 梅田真郷

Interacting targets of the farnesyl of transducin γ-subunit

转导蛋白 γ 亚基法呢基的相互作用靶标

• 发表时间: 2008
• 期刊: Biochemistry 47
• 作者: 樋口和宏;浅見春佳;佐藤伸一;柴田陽奈;小柴隆宏;川崎知己;Ito M;川崎知己;Katadae M
• 通讯作者: Katadae M

A membrane lipid-field theory to understand cellular functions

用于理解细胞功能的膜脂场理论

• 发表时间: 2009
• 作者: Katadae M;Hagiwara K;Wada A;Ito M;Umeda M;Casey PJ;Fukada Y;梅田真郷;Masato Umeda
• 通讯作者: Masato Umeda

体温はどのようにして決まるのか : ショウジョウバエ変異体atsugariから学ぶこと

如何确定体温：我们从果蝇突变体 atsugari 中学到了什么

• 发表时间: 2008
• 作者: Katadae M;Hagiwara K;Wada A;Ito M;Umeda M;Casey PJ;Fukada Y;梅田真郷;Masato Umeda;Masato Umeda;Masato Umeda;梅田真郷
• 通讯作者: 梅田真郷

Changes in temperature preference and energy homeostasis in dystroglycanmutants

肌营养不良突变体的温度偏好和能量稳态的变化

• 发表时间: 2009
• 期刊: Scienc 323
• 作者: Takeuchi K;Nakano Y;Kaneda M;Aizu M;Yamaguchi A;Kato U;Awano W;Kiyonaka S;Mori S;Yamamoto D;Umeda M
• 通讯作者: Umeda M