2017 Fiscal Year Annual Research Report
ABCA1によるHDL産生機構の解明－１分子イメージングによる解析
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16J40199
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
永田 紅 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | ABCA1 / コレステロール / HDL / ダイマー化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ABCA1は、善玉コレステロールとして知られるHDL 産生に必須の膜タンパク質である。我々はすでに、約70 % のABCA1分子がダイマーを形成して細胞膜上で静止すること、脂質受容体であるapoA-Iへ脂質を受け渡してHDLを産生するとABCA1ダイマーがモノマーに解離して拡散することを報告している。
しかし、このダイマー化の生理的意義は不明であり、ABCA1によるHDL産生機構には未解明な点が多い。平成29年度には、ABCA1以外のABCAサブファミリータンパク質に注目して解析を行った。すべてのABCAサブファミリータンパク質は特徴的なC末端領域をもち、この領域内のいくつかのモチーフはABCA1の機能に重要であることが報告されているが、詳細は不明である。そこで、ABCA1のC末端領域を、他のABCAサブファミリータンパク質11種類のC末端領域とそれぞれ入れ替えたキメラタンパク質を作成した。これらキメラタンパク質のapoA-I依存的なコレステロール排出活性を調べたところ、ABCA2, ABCA3, ABCA4, ABCA12, ABCA13とのキメラタンパク質が活性を保持していた。また、全反射照明蛍光(TIRF)顕微鏡を用いた1分子イメージングによって、キメラタンパク質の細胞膜上での動態を解析したところ、ABCA4やABCA13とのキメラタンパク質は野生型ABCA1と同様に静止傾向を示した。以上の結果より、いくつかのABCAサブファミリータンパク質のC末端領域はABCA1のそれを代替できることが分かった。
さらに、他の複数のABCタンパク質をTIRF顕微鏡により観察した中で、細胞膜が細胞内部に鋭く陥入した管状膜構造体上に局在するABCタンパク質が存在することを新たに見出した。今後は、ABCタンパク質がこの管状膜構造体へ局在する生理的意義を明らかにする予定である。
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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
ABCA1によるHDL産生機構にはいまだ不明な点が多いが、平成29年度は、ABCA1のC末端領域に注目して解析を進めた。ABCA1の機能に重要であると示唆されているC末端領域を、他のABCAサブファミリータンパク質11種類のC末端領域とそれぞれ入れ替えたキメラタンパク質を作成し、そのコレステロール排出能、1分子イメージングによる細胞膜上での拡散性を評価し、ABCAサブファミリータンパク質のC末端領域についての新たな知見を得た。
また、他の複数のABCタンパク質についても1分子イメージングを行った途上で、当初予期していなかった新たな現象が観察された。すなわち、従来は細胞膜や細胞内ベシクル膜上に観察されることの多いABCタンパク質が、細胞膜が細胞内部に鋭く陥入した管状膜構造体上に局在することを見出した。この管状膜構造体は、アクチン線維に沿って走っていた。現在までに、このようなABCタンパク質の細胞内局在性の報告はない。同一細胞内であっても、ABCタンパク質の種類によって、管状膜構造体に局在するものとしないものとに分かれたことから、輸送基質や機能の違いによって細胞膜の陥入部位への局在を制御する機構が存在することが示唆された。この特徴的な膜構造へのABCタンパク質の局在性と機能との関係に興味を持ち、解析を始めている。
以上の新たな展開も含め、研究はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞膜が内部に陥入した管状膜構造体に局在するABCタンパク質について、各種変異体を用い、陥入膜への局在化機構、細胞膜陥入の有無による基質輸送活性の比較を行い、その生理的意義を明らかにする。
また、ABCA1のC末端領域を他のABCAサブファミリータンパク質のC末端領域とそれぞれ入れ替えたキメラタンパク質の実験では、コレステロール排出能を保持したキメラタンパク質5種のうち、細胞膜上で静止したものとしなかったもののC末端領域を比較し、ABCA1の静止、ダイマー化に必要な部位を同定する。また、ダイマーが静止することの生理的意義の解明を進める予定である。
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