2022 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of proteins involved in the transbilayer movement of sphingomyelin
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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 / 超解像顕微鏡 |
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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。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。
今年度は、このモデルを検証するために、PMP2と細胞膜内層脂質との共局在を、超解像顕微鏡によって調べた。細胞膜内層脂質に関しては、Haloタグ付きの脂質プローブを細胞内で発現させた後、HMSiRでHaloタグを染色し、超解像顕微鏡で解析を行った。PMP2との共局在は、Ripley’s bivariate K-functionで評価した。その結果、PMP2は細胞膜内層のSMとは共局在するものの、ホスファチジルセリンとは共局在しないことが分かった。したがって、PMP2により細胞膜外層からフリップされたSMは、PMP2と安定的なドメインを形成していることが示唆された。
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