Xkr8によるリン脂質スクランブル過程の可視化

Xkr8 可视化磷脂加扰过程

• 批准号: 22K06102
• 负责人: 櫻木 崇晴
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Osaka 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-22K06102/
• 关键词: Xkr8-Basigin複合体; ナノディスク; 単粒子解析; スクランブラーゼ; リン脂質スクランブリング; Xkr8

アポトーシス細胞では、通常細胞膜の内層にのみ局在するリン脂質、ホスファチジルセリンが細胞表面に露出される。露出されたホスファチジルセリンは‘eat me’シグナルとして働き、マクロファージによる貪食を促進する。この過程で、リン脂質を区別無く双方向に移動(スクランブル)する膜タンパク質、Xkr8-Basigin複合体がホスファチジルセリンを細胞表面に露出させる。これまでに、定常状態のXkr8-Basigin複合体の界面活性剤ミセル内の構造解析から、リン脂質頭部の通過する“ポア領域”の候補を見出したが、活性化状態の構造は未知であり、Xkr8-BSG複合体によるリン脂質スクランブル機構は依然として不明な点が多い。そこで、活性化状態の構造決定が必要となるが、活性化状態のXkr8-Basigin複合体は定常状態と比べて不安定であることが問題である。そこで本研究では、Xkr8-Basigin複合体をナノディスクに再構築することを試みた。ナノディスクは界面活性剤ミセルと比べて、膜タンパク質が本来存在する脂質二重膜の環境に近いため、Xkr8-Basigin複合体を安定化できると考えたからである。ナノディスク作製条件を検討した結果、定常状態のXkr8-Basigin複合体については、効率良くナノディスクへ再構築する条件を発見した。さらに、このサンプルを低温電子顕微鏡で観察、単粒子解析を行うことにより、高分解能の密度図を得ることができた。今後は、ナノディスクに再構築したXkr8-Basigin複合体をカスパーゼにより処理することにより、活性化状態を誘導し、その構造を決定することを目指す。

在凋亡细胞中，通常仅位于细胞膜内层的磷脂磷脂酰丝氨酸暴露在细胞表面。暴露的磷脂酰丝氨酸充当“吃我”信号，促进巨噬细胞的吞噬作用。在此过程中，Xkr8-Basigin 复合物（一种在两个方向上不加区别地移动（扰乱）磷脂的膜蛋白）将磷脂酰丝氨酸暴露到细胞表面。到目前为止，我们通过对稳态表面活性剂胶束中Xkr8-Basigin复合物的结构分析，找到了磷脂头穿过的候选“孔隙区域”，但激活状态下的结构尚不清楚。 Xkr8-BSG 复合物对磷脂的扰乱作用仍不清楚。因此，有必要确定激活态的结构，但问题是Xkr8-Basigin复合物的激活态与稳态相比不稳定。因此，在本研究中，我们尝试将 Xkr8-Basigin 复合物重建为纳米圆盘。这是因为与表面活性剂胶束相比，纳米圆盘更接近膜蛋白最初存在的脂质双层膜环境，因此我们认为它们可以稳定Xkr8-Basigin复合物。通过检查纳米盘生产条件，我们发现了能够有效地将稳态 Xkr8-Basigin 复合物重新组装成纳米盘的条件。此外，通过用冷冻电子显微镜观察该样品并进行单颗粒分析，我们能够获得高分辨率的密度图。未来，我们的目标是通过用半胱天冬酶处理来诱导 Xkr8-Basigin 复合物重新组装成纳米圆盘的激活状态并确定其结构。

项目成果

細胞膜リン脂質スクランブラーゼXkr8-Basigin複合体の構造解析

细胞膜磷脂扰乱酶Xkr8-Basigin复合物的结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 櫻木崇晴; 長田重一
• 通讯作者: 長田重一

Structural analysis of the XKR8-Basigin complex that scrambles phospholipids at the plasma membrane

在质膜上扰乱磷脂的 XKR8-Basigin 复合物的结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Takaharu Sakuragi; Shigekazu Nagata
• 通讯作者: Shigekazu Nagata