2019 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of mammalian phosphatidylcholine-specific phospholipase C
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18J20003
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
村上 千明 千葉大学, 融合理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / 脂質 / 2型糖尿病 / ジアシルグリセロール / ホスファチジン酸 / スフィンゴミエリン合成酵素 / ジアシルグリセロールキナーゼ / ヘテロダイマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2型糖尿病患者の骨格筋でのジアシルグリセロール（DG）キナーゼδ（DGKδ）の発現低下は本症増悪化の重要な決定因子である．本研究ではDGKδの関わる脂質代謝を解明するために，DGKδにDGを供給する上流経路の解明を目的とした．前年度は，DGKδのオリゴマー形成モジュールのsterile α motif domain (SAMD)に注目し，DGKδはDG産生酵素とSAMDを介して相互作用するのではないかと考え，SAMDを有するDG産生酵素をホモロジー検索で調べた．その結果，スフィンゴミエリン合成酵素関連タンパク質 (SMSr) はSAMDを有し，DGKδのSAMDと相同性が高いことを見出し，さらに，DGKδはSMSrとSAMDを介して直接相互作用することを明らかにした．2019年度は両者の機能的連関について調べ，下記の3つの成果が得られた．
1. ヒトSMSrを哺乳類細胞中に過剰発現させると，DG量が増加し，特にパルミチン酸 (16:0) および/またはパルミトレイン酸 (16:1) 含有DG量が顕著に増加した．2. ヒトDGKδを哺乳類細胞中に過剰発現させても代謝産物のホスファチジン酸 (PA) 量の増加が認められなかった．しかし，SMSrと共過剰発現によって16:0 および/または16:1含有PAの有意な増加が認められた．3. SMSrのDGKδの酵素活性に対する影響を調べた．精製したDGKδにSMSrを添加するとDGK活性が有意に上昇したが，SMSrのSAMD欠損体の添加ではDGK活性に変化が認められず，SMSrのSAMDの添加ではDGK活性が有意に増加した．以上より，SMSrのSAMDはDGKδの活性化因子として機能することが示された．
以上の結果より，SMSrはDGKδの上流経路として機能することが示唆された．
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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
我々は，活性発見後40年間分子実体不明のホスファチジルコリン特異的ホスホリパーゼC (PC-PLC) がDGKδと相互作用することに注目し，その分子実体の同定を目的としていた．本研究ではDGKδの上流経路としてSMSrが機能することを発見した．今年度は，得られた成果をまとめ，査読付の欧文誌に投稿し，採録された．したがって，当初計画から実施項目を一部修正したものの，本研究はおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
DGKδの上流候補タンパク質として同定したSMSrはセラミドとホスファチジルエタノールアミン (PE) を基質として，セラミドホスホエタノールアミン (CPE) とDGを産生する．しかし，哺乳類細胞においてCPEは極微量であることから，哺乳類のSMSrは細胞中においてDG産生活性をほとんど示さないと考えられていた．しかし我々は，上述の通りSMSrは細胞中においてDGを産生することを見出した．ともすると，SMSrは報告にない未知のDG産生活性を持つのではないかと考え，今後はSMSrの酵素学的性質について，下記の通り調べる予定である．
1. SMSrを大量に発現・精製するために，バキュロウイルス-Sf9昆虫細胞発現系を用いた精製系を立ち上げる．
2. SMSrがPC-PLC活性を有する可能性を含めて，SMSrの酵素学的性質について検討する．精製したヒトSMSrをin vitroでPC-PLC活性があるのか否かを開発したDG定量法を用いて検証する．
3. 同様にSMSrがセラミド非存在下でPC以外の他のリン脂質を水解し，DGを産生するのか否かを調べる．もし，DG産生 (ホスホリパーゼC) 活性を有するのならば，基質 (リン脂質の脂肪酸側鎖) に対する選択性があるのか否かを調べ，その酵素学的性質を詳細に調べる．
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