The structure and production pathway of skin barrier lipid protein-bound ceramide

皮肤屏障脂质蛋白结合神经酰胺的结构和生产途径

基本信息

批准号：
22K08372
负责人：
大野祐介
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K08372/
关键词：
結合型セラミドセラミド皮膚バリア脂質スフィンゴ脂質

项目摘要

マウス表皮から遊離脂質を除き，得られた表皮残渣（結合型セラミド画分）をプロナーゼE処理することでタンパク質をアミノ酸レベルまで分解させる実験系の構築に成功した。LC-MS/MSを用いた包括的解析により，プロナーゼE処理産物中に含まれるセラミドとアミノ酸結合体を探索したところ，システイン結合型エステル化ω水酸化セラミドがマウス表皮中に存在することを見出した。システイン以外のアミノ酸が結合したセラミドは検出されず，従来型の結合型セラミドとして知られるグルタミン酸結合型ω水酸化セラミドも検出されなかったことから，これまで存在が知られていなかったシステイン結合型エステル化ω水酸化セラミドが主要な結合型セラミドであることが強く示唆される。結合型セラミドの前駆体であるアシルセラミドの産生酵素PNPLA1の魚鱗癬誘発ミスセンス変異体の細胞内局在を行ない，変異によるPNPLA1の局在異常が機能喪失の要因の一つであること，また変異ごとに局在異常への影響が異なることを明らかにした。常染色体潜性先天性魚鱗癬の患者から同定された脂肪酸ω水酸化酵素CYP4F22のナンセンス変異およびミスセンス変異によって産生されるCYP4F22変異体E79*，R397Cではω水酸化活性が消失していることを明らかにした。セラミドを構成する長鎖塩基の鎖長を規定するセリンパルミトイルトランスフェラーゼ（SPT）複合体のサブユニットのうち，SPTLC3およびSPTSSBといったC20以上の長鎖塩基の産生に関わる因子の発現が表皮角化細胞の分化に伴って大きく増加することを見出した。酵母において，SPT複合体サブユニットTsc3およびSPT複合体の活性抑制因子Orm1/2には小胞体関連分解タンパク質Dfm1との遺伝的相互作用がみられ，これらの遺伝子欠損株ではセラミド量が変化していることを明らかにした。

通过去除小鼠表皮中的游离脂质并用链霉蛋白酶E处理所得表皮残留物（结合的神经酰胺部分），我们成功构建了将蛋白质降解至氨基酸水平的实验系统。通过使用 LC-MS/MS 进行综合分析，我们搜索了链霉蛋白酶 E 处理的产品中所含的神经酰胺和氨基酸缀合物，发现小鼠表皮中存在半胱氨酸键合的酯化 omega-羟基化神经酰胺。没有检测到与半胱氨酸以外的氨基酸结合的神经酰胺，也没有检测到被称为常规结合神经酰胺的谷氨酸结合的omega-羟基化神经酰胺，这表明之前未知的半胱氨酸结合酯的存在。 β-羟基神经酰胺是主要的键型神经酰胺。我们在细胞中定位了鱼鳞病诱导的PNPLA1错义突变体，PNPLA1是一种在细胞中产生酰基神经酰胺（缀合神经酰胺的前体）的酶，并证明由于突变导致的PNPLA1异常定位是功能丧失的原因之一。研究表明，每种类型对定位异常都有不同的影响。研究表明，CYP4F22 突变体 E79* 和 R397C 失去了 ω-羟基化活性，这些突变体是由脂肪酸 ω-羟化酶 CYP4F22 中的无义和错义突变产生的，这些突变体是从常染色体隐性遗传先天性鱼鳞病患者中鉴定出来的。。在决定构成神经酰胺的长链碱基链长的丝氨酸棕榈酰转移酶（SPT）复合体的亚基中，参与C20以上长链碱基生成的因子的表达，例如SPTLC3和SPTSSB，我们发现该值随着分化而显着增加。在酵母中，SPT复合物亚基Tsc3和SPT复合物活性抑制子Orm1/2与内质网相关降解蛋白Dfm1存在遗传相互作用，并且发现缺乏这些基因的菌株会改变神经酰胺含量。