スフィンゴ糖脂質合成酵素の小胞体搬出機構：ERESにおける選別・濃縮機構の解明
| Project/Area Number |
22K15063
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
|
|---|
| Research Institution | Tohoku Medical and Pharmaceutical University |
|---|
Principal Investigator |
宍戸 史 東北医科薬科大学, 医学部, 助教 (60601284)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
|
|---|
| Keywords | 糖転移酵素 / 局在制御 / 糖脂質 / 小胞体搬出 / スフィンゴ糖脂質合成酵素 / 選別輸送 / ERES |
|---|
| Outline of Research at the Start |
スフィンゴ糖脂質合成酵素は主にゴルジ体に局在し、多様な種類の糖脂質合成を担う。糖脂質の合成経路や酵素の機能が詳細に明らかにされているのに対し、酵素が小胞体で合成された後にどの様にして働く場のゴルジ体へ輸送されるのかは未解明である。申請者は細胞質領域N末端に存在する塩基性アミノ酸クラスター（R/K-based motif）が酵素の小胞体搬出シグナルであることを見出したが、搬出機構の全容は明らかではない。本研究ではスフィンゴ糖脂質合成酵素の小胞体搬出機構に関わる分子の同定を行い、小胞体膜ERES上での選別・濃縮機構を解明する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
スフィンゴ糖脂質合成酵素は主にゴルジ体に局在し、多様な種類の糖脂質合成を担う。糖脂質の合成経路や酵素の機能が詳細に明らかにされているのに対し、酵素が小胞体で合成された後にどの様にして働く場のゴルジ体へ輸送され安定してゴルジ体に留まるのかは未解明である。申請者は代表的な糖脂質であるガングリオシドGM3を合成するGM3合成酵素（GM3S）において細胞質領域N末端側に小胞体からゴルジ体への搬出シグナル（R/K-based motif）を、ゴルジ体から小胞体への逆行輸送シグナル（R-based motif）をもつことを見出した。さらにマウスGM3Sを安定発現させたCHO細胞を用いた解析により、GM3SはN末端領域の長さが異なる複数のアイソフォームが存在し、細胞内輸送シグナルの有無によって異なる細胞内局在や細胞内安定性を付与されることで複数のアイソフォームが協働して安定した糖脂質生合成を行っている可能性を示唆した。
本研究では、ヒトGM3Sが逆行輸送を制御する塩基性アミノ酸クラスター（R11、R12）をもつにも関わらず酵素の一部が小胞体への逆行輸送が行われずにゴルジ体に留まることを見出し、逆行輸送効率低下の原因となるアミノ酸配列を新たに同定した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画に従ってヒトGM3Sの細胞内局在を観察したところ、予想外にこれまでマウスの知見で得られていた同酵素の細胞内局在と明らかな差が見られた。この差を生じさせるアミノ酸配列について検討した結果、輸送効率を低下させるアミノ酸を同定することが出来た。今後は当初の研究計画に従って、GM2S、SMSの局在制御について解析を進める予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に従って、次年度は主にGM3S、GM2S、SMSのERES局在の比較を行い、小胞体搬出ゾーンの解析をする予定である。さらに、小胞体搬出を担うCOPII小胞の構成成分Sec24の4つのパラログであるSec24A/B/C/DそれぞれのKO細胞を樹立し、GM3S、GM2S、SMSの輸送に関わる分子を明らかにする予定である。
|
Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
-
-
[Journal Article] Neurological insights on two siblings with GM3 synthase deficiency due to novel compound heterozygous ST3GAL5 variants.2023
Author(s)
Watanabe S, Lei M, Nakagawa E, Takeshita E, Inamori KI, Shishido F, Sasaki M, Mitsuhashi S, Matsumoto N, Kimura Y, Iwasaki M, Takahashi Y, Mizusawa H, Migita O, Ohno I, Inokuchi JI.
-
Journal Title
Brain Dev.
Volume: 45(5)
Issue: 5
Pages: 270-277
DOI
Related Report
Peer Reviewed
-
