膜脂質を介した温度感知機構の解明

膜脂介导的温度传感机制的阐明

基本信息

批准号：
18J14529
负责人：
村上光
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞内の温度は、生体分子の存在状態や反応性に強く影響を与える因子である。従って、細胞は細胞内の温度変化を感知し制御する必要があると考えられるが、このような機構に関する知見は殆ど無い。本研究員は2018年度において、ショウジョウバエ培養細胞S2を用いた研究により、生体膜の流動性の制御に重要である脂肪酸不飽和化酵素の阻害が、細胞内温度の低下及びミトコンドリアの機能不全を惹起することを見出した。そこで当該年度の研究において、ショウジョウバエの脂肪酸不飽和化酵素DESAT1による細胞内温度制御の分子機構、さらに生理的意義について検証した。DESAT1によるミトコンドリア機能制御の作用点を検証するために酸素消費量（OCR）測定を行ったところ、DESAT1の阻害がATP合成と共役したミトコンドリア呼吸を抑制することが示された。さらに複数の生化学的手法により、DESAT1の阻害によりATP合成酵素の複合体形成及び酵素活性が顕著に抑制されることを突き止めた。また、S2細胞を通常より10℃低い15℃の低温環境下にて培養すると、リン脂質の不飽和脂肪酸がDESAT1の活性に依存して増加することを見出した。さらにこの低温暴露時には、ミトコンドリア膜電位の上昇を始めとした、DESAT1の活性依存的なミトコンドリア呼吸制御機構の活性化が観察された。また、LC-ESI-MSによる脂質分析と細胞内小器官の分画法を組み合わせることにより、不飽和脂肪酸を含有するリン脂質が低温暴露の際にミトコンドリアにおいて増加することを発見した。以上の結果から、DESAT1はATP合成酵素の制御を介して細胞内温度の制御に関与することが示された。さらに、膜脂質の制御を介してミトコンドリア熱産生を亢進させることにより、低温環境下における細胞内温度の低下を抑制する機構の存在が想定された。

细胞内温度是强烈影响生物分子的存在状态和反应性的因素。因此，人们认为细胞需要感知和控制细胞内温度的变化，但人们对这种机制知之甚少。 2018年，我们的研究人员使用培养的果蝇细胞S2进行了研究，发现对控制生物膜流动性很重要的脂肪酸去饱和酶的抑制会导致细胞内温度降低和线粒体功能障碍。因此，在今年的研究中，我们探讨了果蝇脂肪酸去饱和酶DESAT1控制细胞内温度的分子机制及其生理意义。为了验证 DESAT1 在控制线粒体功能中的作用点，进行了耗氧率 (OCR) 测量，结果表明，抑制 DESAT1 会抑制与 ATP 合成相关的线粒体呼吸。此外，利用多种生化技术，他们发现 DESAT1 的抑制显着抑制 ATP 合酶复合物的形成和酶活性。我们还发现，当S2细胞在15°C（比正常温度低10°C）的低温下培养时，磷脂中的不饱和脂肪酸会随着DESAT1的活性而增加。此外，在这种低温暴露期间，观察到依赖于 DESAT1 活性的线粒体呼吸控制机制的激活，包括线粒体膜电位的增加。此外，通过将 LC-ESI-MS 脂质分析与细胞内细胞器分级分离相结合，我们发现暴露于低温时线粒体中含有不饱和脂肪酸的磷脂会增加。上述结果表明DESAT1通过调节ATP合酶参与细胞内温度的调节。此外，推测存在通过调节膜脂来增强线粒体产热来抑制低温环境下细胞内温度下降的机制。