スクランブラーゼの作用機構とフリッパーゼの基質特異性の解明
| Project/Area Number |
21H04770
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
長田 重一 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任教授(常勤) (70114428)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬川 勝盛 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (20542971)
櫻木 崇晴 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教(常勤) (10867906)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥42,250,000 (Direct Cost: ¥32,500,000、Indirect Cost: ¥9,750,000)
Fiscal Year 2023: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Fiscal Year 2022: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
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| Keywords | フリッパーゼ / スクランブラーゼ / リン脂質 / 三次構造 / 基質特異性 |
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| Outline of Research at the Start |
フォスファチジルコリン (PtdCho) は細胞膜の外層に存在する。一方、フォスファチジルセリン(PtdSer) はフリッパーゼの作用により、内層に局在する。リン脂質の非対称的な局在は様々な生物現象でスクランブラーゼの作用により崩壊する。私達は 細胞膜に存在する2個のP4-ATPases (ATP11A とATP11C) をフリッパーゼとして、TMEM16FおよびXKR8 をCa2+あるいはカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして同定した。本研究では、私達が最近決定したXKR8やATP11Cの３次構造をもとにスクランブラーゼやフリッパーゼの作用機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脂質二重層からなる細胞膜においてリン脂質は外層と内層で非対称的に分布している。特に、フォスファチジルセリン(PtdSer)はATP依存的に作用するフリッパーゼによりその全てが細胞膜内層に局在する。このリン脂質の非対称的な局在はアポトーシスや細胞融合、活性化された血小板などさまざまな生物現象で崩壊、暴露されたPtdSerがシグナル分子として作用する。このリン脂質の非対称性を崩壊させる分子としてリン脂質ATP非依存的に通過させるスクランブラーゼが考えられていた。私達は これまでに、2個のP4-ATPases(ATP11AとATP11C)を細胞膜に存在するフリッパーゼとして、TMEM16FおよびXKR8をCa2+あるいはアポトーシス時に活性化されるカスパーゼによって活性化されるスクランブラーゼとして同定した。そして、XKR8はBasiginと呼ばれるType I 膜タンパク質と会合していることを突き止めた後、XKR8-Basigin複合体の構造をCryo-EM法を用いて解析した。その結果、XKR8の分子内部に親水性のアミノ酸が階段状に配置されていることを見出し、リン脂質がこれらアミノ酸をstepping stoneとして通過する可能性を指摘した。本年度、XKR8-Basigin複合体を ナノデイスク(脂質二重層をスキャフォールドタンパク質MSPで固定した構造物)に包埋後、CryoEM法によりその構造を解析した。その結果、XKR8のC-末端部位が分子の底辺にプラグのように結合、分子がスクランブラーゼとして作用することを抑制していることが判明した。実際、このプラグ部位に点変異を導入するとその変異体は構成的にスクランブラーゼ活性を示した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(51 results)
