異常スフィンゴ脂質の動態解明を目指した高機能脂質誘導体プローブの酵素合成的創出

酶法合成高功能脂质衍生物探针，旨在阐明异常鞘脂的动力学

基本信息

批准号：
22K06153
负责人：
生城浩子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka Medical and Pharmaceutical 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

项目摘要

スフィンゴ脂質は真核生物の生存にとって必須の要素である。スフィンゴ脂質生合成経路の第一段階はL-セリンとパルミトイル-CoAの縮合脱炭酸反応による長鎖塩基合成反応であり，ピリドキサール5’-リン酸（pyridoxal 5’-phosphate；PLP）を補酵素とするセリンパルミトイル転移酵素（serine palmitoyltransferase；SPT）によって触媒される。ヒトSPT遺伝子の点変異により『遺伝性知覚神経障害 Ⅰ 型』が発症する。変異型SPTにおいては，L-セリンを基質とする本来の長鎖塩基合成活性に対して，グリシンや L-アラニンを基質とするデオキシ型長鎖塩基の合成活性が異常亢進しており，このデオキシ型長鎖塩基から生成するデオキシ型セラミドが細胞内に蓄積して神経細胞死に至ると推測されている。近年，健常者からもデオキシ型セラミドが検出され，低いながらも正常型SPTによるデオキシ型長鎖塩基合成能が報告された。細菌SPTは真核生物の酵素の原型であり，酵素活性部位のアミノ酸残基が完全に保存された優れたモデル実験系である。そこで，細菌SPT野生型酵素におけるアミノ酸基質特異性を再検証した。まず，放射性同位元素標識基質を使用する従来の活性測定法に替わるSPT活性測定方法を開発した。本法を活用し，細菌由来SPTも，ヒトSPTと同様に，デオキシ型長鎖塩基合成能を有することを見出した。そこでSPTにおける有益/有毒なスフィンゴ脂質前駆体の合成を可能にする基質許容性に関する知見を得ることを目的として，SPTによるアミノ酸基質の認識様式について構造生物学的手法により検討した。

鞘脂是真核生物生存的必需元素。鞘脂生物合成途径的第一步是L-丝氨酸和棕榈酰辅酶A缩合脱羧的长链碱基合成反应，以5'-磷酸吡哆醛(PLP)为辅酶，由丝氨酸棕榈酰转移酶(SPT)催化。。人类 SPT 基因的点突变导致“I 型遗传性感觉神经病”。在突变体SPT中，与使用L-丝氨酸作为底物的原始长链碱基合成活性相比，使用甘氨酸和L-丙氨酸作为底物的脱氧型长链碱基的合成活性异常增强，推测脱氧-。由长链碱基产生的神经酰胺型神经酰胺在细胞内积聚，导致神经细胞死亡。近年来，即使在健康个体中也检测到了脱氧型神经酰胺，并且报道了通过正常的SPT合成脱氧型长链碱基的能力，尽管这种能力较低。细菌SPT是真核酶的原型，是酶活性位点氨基酸残基完全保守的优良模型实验系统。因此，我们重新检查了细菌SPT野生型酶的氨基酸底物特异性。首先，我们开发了一种测量 SPT 活性的方法，该方法是使用放射性同位素标记底物的传统活性测量方法的替代方法。利用这种方法，我们发现细菌SPT与人类SPT一样，具有合成脱氧型长链碱基的能力。因此，为了获得有关SPT中有益/有毒鞘脂前体合成的底物耐受性的信息，我们利用结构生物学技术研究了SPT对氨基酸底物的识别模式。

项目成果

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細菌由来セリンパルミトイル転移酵素における基質認識に関する構造学的考察

关于细菌丝氨酸棕榈酰转移酶底物识别的结构考虑

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
生城浩子; 村上大毅; 高橋亜弥; 竪山あすか; 澤井大樹; 後藤春菜; サジールクーラス; 本田拓巳; 村井勇太; 門出健次; 宮原郁子; 神谷信夫; 矢野貴人
通讯作者：
矢野貴人

Crystal structure of Sphingobacterium multivorum serine palmitoyltransferase complexed with tris(hydroxymethyl)aminomethane

多食鞘氨醇杆菌丝氨酸棕榈酰转移酶与三(羟甲基)氨基甲烷复合物的晶体结构

DOI：
10.1107/s2053230x22010937
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ikushiro Hiroko;Takahashi Aya;Murakami Taiki;Katayama Asuka;Sawai Taiki;Goto Haruna;Miyahara Ikuko;Kamiya Nobuo;Yano Takato
通讯作者：
Yano Takato

スフィンゴバクテリウム由来セリンパルミトイル転移酵素の高分解能結晶構造解析

鞘氨醇杆菌丝氨酸棕榈酰转移酶的高分辨率晶体结构分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
生城浩子
通讯作者：
生城浩子

Structural insights into the substrate recognition of serine palmitoyltransferase from Sphingobacterium multivorum

多食鞘氨醇杆菌丝氨酸棕榈酰转移酶底物识别的结构见解

DOI：
10.1016/j.jbc.2023.104684
发表时间：
2023-05
期刊：
影响因子：
4.8
作者：
Ikushiro, Hiroko;Murakami, Taiki;Takahashi, Aya;Katayama, Asuka;Sawai, Taiki;Goto, Haruna;Koolath, Sajeer;Murai, Yuta;Monde, Kenji;Miyahara, Ikuko;Kamiya, Nobuo;Yano, Takato
通讯作者：
Yano, Takato