Enzymological studies on N-acyl-PS a novel triacyl-type phospholipid

• Project/Area Number: 22K06885
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 上田 夏生 香川大学, 医学部, 教授 (20193807)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇山 徹 香川大学, 医学部, 准教授 (30457337)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: N-アシルセリン / 酵素 / 脂質メディエーター / ホスファチジルセリン / リン脂質

Outline of Research at the Start

N-アシル-PSは、ホスファチジルセリン（PS）のセリン部分のアミノ基に３本目の脂肪酸鎖が結合したリン脂質であり、脳などから単離されているが、生合成や分解のメカニズムはほとんど不明である。N-アシル-PSからの生成が想定されているN-アシルセリンは血管拡張・抗炎症・神経保護・骨形成などの生物活性を示す。本研究では、マウスにおけるN-アシル-PSの生合成及び分解経路を特定し、関与する酵素の実体を解明することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

３本の脂肪酸鎖を有するグリセロリン脂質である「トリアシル型リン脂質」は、ヒトを含む種々の動物組織から単離されている。代表的な分子であるN-アシル-PEは、ホスファチジルエタノールアミン（PE）のエタノールアミン部分のアミノ基に３本目の脂肪酸鎖が結合しており、脂質メディエーターであるN-アシルエタノールアミンの前駆体である。一方、PEがホスファチジルセリン（PS）に置き換わったN-アシル-PSは、脳などから単離されているが、生合成・分解経路はほとんど不明である。N-アシル-PSからの生成が想定されるN-アシルセリンは血管拡張・抗炎症・神経保護・骨形成などの生物活性を示す。本研究では、N-アシル-PSの代謝経路を特定し、関与する酵素の実体を解明することを目的とした。
１年目の令和４年度は、N-アシル-PSの生合成経路の手掛かりを得るための研究を実施した。N-アシル-PE合成活性（N-アシル転移活性）を有する既知の酵素のいずれかがN-アシル-PS合成能を併せ持つ可能性を考え、N-アシル転移活性を有する細胞質型ホスホリパーゼA2-ε（cPLA2ε）とPLAATファミリータンパク質（PLAAT-2）のcDNAを調製し、それぞれを哺乳類細胞で過剰発現させた。これらの細胞を[14C]エタノールアミンまたは[14C]セリンの存在下で培養した後に脂質を抽出し、薄層クロマトグラフィーで分離して放射能の分布を測定した。その結果、いずれの細胞においても[14C]エタノールアミンの標識により[14C]N-アシル-PEの生成を認めたのに対し、[14C]セリンによる[14C]N-アシル-PSに相当するバンドの生成は認められなかった。また、cPLA2εとPLAAT-2を発現させた細胞のホモジネートを[14C]ホスファチジルコリン と非標識PSと反応させたが、 [14C]N-アシル-PSは検出されなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

N-アシル-PE合成活性（N-アシル転移活性）を有する既知の酵素のいずれかがN-アシル-PS合成能を併せ持つ可能性を考えて実験を行なったが、いずれの酵素においてもN-アシル-PS合成活性を検出できなかったため。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従って研究を実施する予定である。cPLA2εやPLAAT-2を用いたN-アシル-PS合成活性の測定条件が至適でなかった可能性があるので、条件検討を進める。また、N-アシル-PSは脳に存在しているので、マウス脳を酵素源としてN-アシル-PS合成活性の測定条件を確立する。

Research Products

• [Journal Article] β-1,4-Galactan suppresses lipid synthesis in sebaceous gland cells via TLR4 (2023)
  • Author(s): Ayaki Satomi、Mii Tomohiro、Matsuno Kosuke、Tokuyama Takaaki、Tokuyama Takahito、Tokuyama Takashi、Uyama Toru、Ueda Natsuo
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 173 Issue: 2 Pages: 85-94
  • DOI: 10.1093/jb/mvac085
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assay of NAT Activity (2023)
  • Author(s): Uyama Toru、Ueda Natsuo
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2576 Pages: 213-224
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2728-0_17
  • ISBN: 9781071627273, 9781071627280
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assay of NAAA Activity (2023)
  • Author(s): Tsuboi Kazuhito、Ueda Natsuo
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2576 Pages: 261-274
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2728-0_22
  • ISBN: 9781071627273, 9781071627280
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of N-acyl-phosphatidylethanolamines by cytosolic phospholipase A 2 ε in an ex vivo murine model of brain ischemia. (2022)
  • Author(s): Rahman SMK, Hussain Z, Morito K, Takahashi N, Sikder MM, Tanaka T, Ohta KI, Ueno M, Takahashi H, Yamamoto T, Murakami M, Uyama T, Ueda N.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipds Volume: 1867 Issue: 12 Pages: 159222-159222
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2022.159222
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] PLAAT1 deficiency alleviates high fat diet-induced hepatic lipid accumulation in mice (2022)
  • Author(s): S.M. Khaledur Rahman, Toru Uyama, Zahir Hussain, Mohammad Mamun Sikder, Hiroyuki Saiga, Kenichi Ota, Katsuaki Hoshino, Masaki Ueno, Yoshimi Miki, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 第63回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] グリセロホスホジエステラーゼ７は小胞体内腔において環状ホスファチジン酸を産生する (2022)
  • Author(s): 北風 圭介，坪井 一人，Hanif Ali，木本 来希，竹之内 康広，石丸浩靖，山下 純，上田 夏生，田中 保，岡本 安雄
  • Organizer: 第63回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] 新規ドーパミンアシル基転移酵素の同定 (2022)
  • Author(s): 前本 佑樹，前田 萌羽，青木元秀，宇山 徹，梅村 友也，上田 夏生，吉田 稔，伊藤 昭博
  • Organizer: 第64回日本脂質生化学会
• [Presentation] cPLA2εは脳障害部位でN-アシル-ホスファチジルエタノールアミンを合成する (2022)
  • Author(s): 宇山 徹，Zahir Hussain，森戸 克弥，田中 保，太田 健一，上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第64回日本脂質生化学会
• [Presentation] Acid ceramidase as a third N-acylethanolamine hydrolase in cells and tissues (2022)
  • Author(s): Tsuboi, K., Tai, T., Yamashita, R., Ali, H., Watanabe, T., Uyama, T., Okamoto, Y., Kitakaze, K., Takenouchi, Y., Rahman, I.A.S., Houchi, H., Tanaka, T., Tokumura, A., Matsuda, J., Okamoto, Y., Ueda, N.
  • Organizer: 32nd Annual Symposium of the International Cannabinoid Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Accumulation of N-acylphosphatidylethanolamines in brain ischemia by cytosolic phospholipase A2ε (2022)
  • Author(s): Uyama, T., Hussain, Z., Morito, K., Rahman, S.M.K., Sikder, M.M., Tanaka T., Ota, K., Ueno, M., Takahashi, H., Yamamoto, T., Murakami M., Ueda, N.
  • Organizer: 32nd Annual Symposium of the International Cannabinoid Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脂質メディエーターN-アシルエタノールアミンの分解における酸性セラミダーゼの関与 (2022)
  • Author(s): 上田 夏生, 坪井 一人, 田井 達也, 松田 純子, 田中 保
  • Organizer: 第373回脂溶性ビタミン総合研究委員会
• [Presentation] High-Fat Diet-Induced Hepatic Lipid Accumulation is Decreased in PLAAT1-Deficient Mouse (2022)
  • Author(s): Rahman S.M. Khaledur, Uyama Toru, Hussain Zahir, Sikder Mohammad Mamun, Saiga Hiroyuki, Ohta Kenichi, Hoshino Katsuaki, Ueno Masaki, Miki Yoshimi, Murakami Makoto, Ueda Natsuo
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会
• [Presentation] N-アシルドーパミン合成酵素の発見 (2022)
  • Author(s): 前田 萌羽，前本 佑樹，青木 元秀，宇山 徹，梅村 知也，上田 夏生，吉田 稔，伊藤 昭博
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Involvement of glycerophosphodiesterase 7 in the intracellular production of cyclic phosphatidic acid (2022)
  • Author(s): 北風圭介，Ali Hanif，木本 来希，竹之内 康広，石丸 浩靖，山下 純，上田 夏生，田中 保，岡本 安雄，坪井 一人
  • Organizer: 第96回日本薬理学会年会
• [Presentation] エンドカンナビノイド・システム (2022)
  • Author(s): 上田 夏生
  • Organizer: 第43回日本臨床薬理学会学術総会
  • Invited
• [Remarks] 香川大学医学部 生体分子医学講座 生化学ホームページ
  • URL: http://www.med.kagawa-u.ac.jp/%7Ebiochem/index.html