2021 Fiscal Year Research-status Report
細胞膜内層のスフィンゴミエリンの解析-フリッパーゼの同定と生理的意義の解明-
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18K06677
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
阿部 充宏 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90415068)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スフィンゴミエリン / フリップフロップ / 細胞膜 / シャルコー・マリー・トゥース病 / PMP2/FABP8 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳動物細胞の細胞膜において、スフィンゴミエリン（以下、SM）は、ほとんどが細胞膜外層に分布しているものの、少量ながら内層にも存在している。SMは合成直後に細胞膜外層へ輸送されることから、輸送された後に何らかの機構によって細胞膜外層から内層へ移動することが予想される。本研究で遺伝学的スクリーニングを行ったところ、SMの脂質二重層内移動に関わるタンパク質として、PMP2/FABP8が同定された。免疫電顕によりPMP2の過剰発現株では細胞膜外層のSMが少なくなっていること、in vitroの結合実験によりPMP2はPIP2に特異的に結合することがわかった。また、PMP2は人工膜のtubule化を引き起こすこと、人工膜の脂質に対してフリップ活性を持つことがわかった。
今年度は、全反射顕微鏡によって細胞膜外層のSMと細胞膜内層のSMを観察した結果、PMP2を過剰発現した細胞では細胞膜外層のSMが減少し、細胞膜内層のSMが増加することがわかった。この細胞では、細胞膜以外の細胞小器官にSMが蓄積されていないことがわかった。これらのin vivoの結果は、in vitroで見られたPMPがSMを細胞膜外層から細胞膜内層へフリップさせる活性と矛盾しない。一方、細胞膜内層のPSを細胞膜外層へフロップさせる活性は持っていないことがわかった。
PMP2のフリップ活性に対し、脂質特異性があるかを検討した。その結果、in vivoではSMに対して特異性があるものの、in vitroでは特異性があまり見られないことがわかった。
細胞膜外層のSMのちょうど裏側の細胞膜内層には、PIP2が存在する。これらの結果を考え合わせると、細胞質中のPMP2が細胞膜内層のPIP2に結合することにより、細胞膜がtubule化し、細胞膜内層の表面積を補うため、細胞膜外層からSMがフリップにより移動するモデルが考えられた。
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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
注文した試薬や機器の納入が遅れたものの、遅れを取り戻すように努力した。
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| Strategy for Future Research Activity |
PMP2過剰発現細胞とPMP2ノックアウト細胞において、細胞膜外層と細胞膜内層のコレステロールを比較する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスのため、注文した試薬や機器の到着が遅れ、実験が遅れた。
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