2015 Fiscal Year Research-status Report
細胞内ホスホリパーゼA1の新しい機能の探索と病態への関与
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15K07946
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
山下 純 帝京大学, 薬学部, 教授 (80230415)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ホスホリパーゼ / ホスホリパーゼA1 / ホスファチジルイノシトール / ホスファチジン酸 / DDHD1 / 遺伝性痙性対麻痺 / 細胞増殖 / 細胞生存 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DDHD1（PA-PLA1）の性状および生理的な役割を明らかにするため、遺伝性痙性対麻痺（hereditary spastic paraplegia; HSP）の亜種SPG28患者（DDHD1の遺伝子変異）のリンフォブラストを解析して、 DDHD1の遺伝子変異によりリンフォブラストの細胞増殖が低下すること、ミトコンドリアの呼吸活性、ATP産生が低下することを見出した。HeLa細胞にDDHD1を発現させるとミトコンドリアの断片化が促進されること、逆にミトコンドリア型ホスホリパーゼDを発現させるとミトコンドリアが凝集（融合）することを示した。このことは、DDHD1による脂質代謝がミトコンドリアの形態、機能を調節すること、 DDHD1遺伝子変異によるその機能破綻がミトコンドリア機能を低下させることを示していると考えられた。
レトロウイルス発現系を用いて DDHD1およびDDHD1の活性変異体（S537A）を膵臓癌細胞PANC-1に発現し、安定発現細胞株を樹立した。安定発現細胞株はコントロールのPANC-1細胞に比べ、細胞増殖が低下していた。特に活性変異体（S537A）の発現は細胞増殖の阻害効果が高かった。また、活性変異体（S537A）の発現細胞は、生存も低下していた。細胞周期を解析すると、G2／M期で細胞周期が一部停止することが明らかとなった。
膵臓癌細胞で観察されたDDHD1（PA-PLA1）の調節破綻（過剰発現、活性変異酵素の発現）が細胞増殖や生存の低下を起こすことは、DDHD1の遺伝子変異が神経細胞に於いて神経変性病の遺伝性痙性対麻痺（hereditary spastic paraplegia; HSP）を起こすことを説明することが考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
DDHD1（PA-PLA1）の遺伝子変異が遺伝性痙性対麻痺（hereditary spastic paraplegia; HSP）という神経変性病を起こすことを見出したことがきっかけで、この酵素の破綻が病態に関与することを考えた。
DDHD1（PA-PLA1）の(調節)破綻が癌細胞の細胞周期に影響を及ぼし、細胞増殖や生存に影響を与えることを見出している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）DDHD1（PA-PLA1）のミトコンドリア機能に対する影響を調べる。遺伝性痙性対麻痺SPG28患者のリンフォブラストで、呼吸やATPの産生が低下していることを見いだし、DDHD1の変異によりミトコンドリア機能低下が起こることを発見したDDHD1とミトコンドリアの機能の因果関係は明らかでないので、メカニズムを明らかにする。最近、ホスファチジン酸（PA）がミトコンドリアの融合に関与することが報告されている。予備実験で共焦点顕微鏡を用いてミトコンドリアの形態を観察すると、DDHD1の発現によりミトコンドリアが断片化することを観察している。DDHD1よるPAの分解がミトコンドリアの融合を阻害すると考えるとつじつまが合う。ミトコンドリアは融合と分裂を繰り返しリフレッシュしていることが知られ、融合を阻害することはミトコンドリアに機能を低下することが考えられる。ミトコンドリアの融合を定量的に解析ができるように、実験系を構築する。
２）DDHD1（PA-PLA1）の活性変異体（S537A）を膵臓癌細胞に発現すると細胞増殖が低下することを見出した。DDHD1の機能と細胞周期の関連を明らかにする。DDHD1の発現と細胞周期関連タンパク質の関連を調べる。特にサイクリン（cyclin）とサイクリン依存性キナーゼ(CDKs, cyclin-dependent kinases)との関連を詳細に検討する。DDHD1の発現とG2／M期アレストの関連を究明できる可能性がある。
３）ミトコンドリアの機能と細胞増殖、細胞周期の関連を調べる。ミトコンドリア分裂関連因子がサイクリン依存性キナーゼにより修飾を受けることも報告されているので、その関連を明らかにする。
４）DDHD1（PA-PLA1）の翻訳後修飾を検討する。予備検討によりDDHD1が複数のリン酸化を受けることを明らかにしている。責任キナーゼの同定とリン酸化によるDDHD1の機能変化を検討する。
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