生体膜における脂質配向性を制御するフリップ・フロップの分子機構の解析

生物膜中控制脂质取向的触发器的分子机制分析

基本信息

批准号：
17790082
负责人：
長谷川顕子
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

生体膜における脂質分布は不均一であり、例えば形質膜ではホスファチジルセリン(PS)などのアミノリン脂質は脂質二重層の内葉に偏って局在していることが知られている。また、脂質配向性は細胞の状態や細胞外からの刺激などに応じてダイナミックに変化することから、様々な生理機能と深く関わっていると考えられている。このような生体膜の非対称性は、脂質が二重膜を横切って移動するフリップ・フロップと呼ばれる機構により制御されていると予想されているが、その分子メカニズムはあまり明らかになっていない。本研究では、細胞外からの過剰なPS添加が細胞毒性を持つことに着目し、PS耐性変異株を解析することにより、フリップ・フロップの分子機構や生理的意義の解明を目指している。これまでの生化学的・細胞生物学的な性状解析から、PS耐性株は細胞外PSに対する感受性が親株の約2倍低下しており、形質膜外層に挿入した蛍光標識PSアナログの細胞内への取り込みが著しく遅延していることがわかっている。このPS耐性株はフリップ・フロップに関わる何らかの因子に異常があるものと予測され、その責任因子の同定に着手した。親株およびPS耐性株から膜画分・細胞質画分・分泌蛋白質画分を調製して電気泳動により比較したところ、細胞質蛋白や分泌蛋白には大きな違いは認められなかったが、膜画分では発現量に差のあるバンドがいくつか見出された。現在、それらがどういう分子であるかを同定するべく更なる解析を進めている。また、PSによる細胞死のメカニズムについて解析したところ、カスパーゼ依存的ないわゆるアポトーシスではないことがわかった。虚血による細胞死はカスパーゼ非依存的なプログラム細胞死であり、ホスホリパーゼA2が関与していることが報告されている。阻害剤や抗体を用いて検討したところ、PSによる細胞死にもホスホリパーゼA2が関与している可能性が示唆された。

生物膜中的脂质分布是不均匀的；例如，在质膜中，已知氨基磷脂（例如磷脂酰丝氨酸（PS））位于脂质双层的内层。此外，脂质取向根据细胞状态和外部刺激而动态变化，因此被认为与各种生理功能密切相关。生物膜的这种不对称性预计是由一种称为触发器的机制控制的，其中脂质在双层中移动，但分子机制尚不清楚。在本研究中，我们重点关注细胞外过量PS添加的细胞毒性，旨在通过分析PS抗性突变株来阐明触发器的分子机制和生理意义。迄今为止的生化和细胞生物学特性分析表明，PS抗性菌株对细胞外PS的敏感性大约是亲本菌株的两倍，并且已知插入外质膜层的荧光标记的PS类似物不容易被细胞吸收。这种吸收被大大延迟了。据预测，这种 PS 抗性菌株在某些与触发器相关的因素中存在异常，我们着手确定相关因素。当从亲本菌株和PS抗性菌株制备膜部分、细胞质部分和分泌蛋白部分并通过电泳进行比较时，在细胞质蛋白或分泌蛋白中没有观察到大的差异，但在膜部分中发现了表达。发现了不同量的条带。我们目前正在进行进一步分析，以确定它们是什么类型的分子。此外，当我们分析PS引起的细胞死亡机制时，我们发现它并不是caspase依赖性的细胞凋亡。缺血诱导的细胞死亡是一种不依赖于caspase的程序性细胞死亡，有报道称磷脂酶A2参与其中。使用抑制剂和抗体进行的检查表明磷脂酶 A2 也可能参与 PS 诱导的细胞死亡。