巨大リポソームを用いたABCA1の脂質輸送機構の解明

使用巨型脂质体阐明 ABCA1 的脂质转运机制

• 批准号: 22KJ1873
• 负责人: 坂田 和樹
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1873/
• 关键词: ABCA1; コレステロール; 脂質; HDL; リポソーム; タンパク質精製

ATP-binding cassette A1（ABCA1)はATPのエネルギーを利用して機能するABCタンパク質の一つであり、高密度リポタンパク質（HDL）を産生することで動脈硬化症の予防に大きく貢献している。ABCA1はコレステロールを含む様々な脂質を排出することが報告されているが、それらの脂質をどのように排出するかについてはほとんど解明されていない。本研究では、人工脂質粒子（リポソーム）を用いてHDL形成反応を人工的に再現し、ABCA1による脂質輸送の詳細を明らかにすることを目的とした。まず、ヒト細胞に発現させたABCA1を精製し、リポソームに再構成して脂質がABCA1のATP加水分解活性に与える影響を解析した。その結果、負電荷脂質存在下でABCA1のATP加水分解活性はコレステロールによって誘導されることが明らかとなった。一般的にABCタンパク質の基質はATP加水分解活性を誘導するため、ABCA1はコレステロールを基質として認識することが示唆された。また、ABCA1のATP加水分解活性は植物ステロールによってほとんど誘導されなかったことから、ABCA1によるコレステロール認識は厳密であることが示唆された。続いて、ABCA1によるHDL形成を人工的に再現するために、初期段階として精製ABCA1を巨大リポソームに再構成する手法の開発を目指した。2022年度の研究では、リポソーム融合法の最適化によりABCA1を巨大リポソームに組み込むことに成功した。

ATP结合盒A1（ABCA1）是利用ATP能量发挥作用的ABC蛋白之一，通过产生高密度脂蛋白（HDL）对预防动脉硬化做出巨大贡献。据报道，ABCA1 可以分泌多种脂质，包括胆固醇，但人们对这些脂质如何分泌知之甚少。在本研究中，我们的目的是使用人工脂质颗粒（脂质体）人工重现 HDL 形成反应，并阐明 ABCA1 脂质转运的细节。首先，纯化人细胞中表达的ABCA1，重构为脂质体，分析脂质对ABCA1 ATP水解活性的影响。结果表明，在带负电荷的脂质存在的情况下，ABCA1 的 ATP 水解活性是由胆固醇诱导的。由于 ABC 蛋白底物通常会诱导 ATP 水解活性，因此表明 ABCA1 将胆固醇识别为底物。此外，植物甾醇几乎不诱导ABCA1的ATP水解活性，这表明ABCA1对胆固醇的识别是严格的。接下来，为了人工再现ABCA1形成HDL的过程，我们的目标是开发一种将纯化的ABCA1重构到巨型脂质体中的方法作为第一步。在2022年的研究中，我们通过优化脂质体融合方法，成功将ABCA1整合到巨型脂质体中。

项目成果

Biochemical analysis of phospholipid-dependent sterol recognition by ABCA1

ABCA1 磷脂依赖性甾醇识别的生化分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Kazuki Sakata; Noriyuki Kioka; Kazumitsu Ueda; Yasuhisa Kimura
• 通讯作者: Yasuhisa Kimura

リポソームを用いたABCA1の脂質特異性解析

使用脂质体对 ABCA1 进行脂质特异性分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂田和樹;木岡紀幸;植田和光;木村泰久
• 通讯作者: 木村泰久