セラミド-1-リン酸の動的挙動解析に基づくホスホリパーゼA2分子認識機構の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K15707
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 安田 智一 大阪大学, 理学研究科, 招へい研究員 (90771121)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: セラミド-1-リン酸 / 細胞質型ホスホリパーゼA2 / 蛍光寿命測定 / 表面プラズモン共鳴法 / 動的挙動解析 / 分子認識機構

Outline of Annual Research Achievements

細胞膜上に局所的に分布するセラミド-1-リン酸(C1P)は、どのようにして細胞質型ホスホリパーゼA2 (cPLA2) と特異的に結合するのか、その分子認識機構は未解明である。そこで、C1Pの集合状態 (ドメイン) に及ぼす特異的な動態変化が、cPLA2を分子認識するのに重要であるとの仮説を立てた。本研究では、生体モデル膜を用いて、C1P膜物性とC1P-cPLA2分子間の相互作用を観測し、その相関性を明らかにすることを目的とした。
本年度は、C1P膜物性に寄与する親水基構造を改変した類縁体を含むモデル膜を用いて、cPLA2との結合親和性に与える影響を調べるために表面プラズモン共鳴 (SPR) を測定した。天然のC1P含有膜の解離定数と比較した結果、ドメイン形成能が高い類縁体がcPLA2との結合親和性が高くなることが示された。また、3位ヒドロキシ基やリン酸基を改変した類縁体はドメイン形成能がC1Pと同程度であるにもかかわらず、cPLA2との親和性は低いことが示された。この結果は、C1Pの3位ヒドロキシ基およびリン酸基がcPLA2-C2ドメインとの特異的な相互作用を安定化していると示唆している。
これまでの結果と合わせて、C1Pドメイン形成による膜物性の変化が、C1P構造とcPLA2の塩基性残基との間の特異的結合を介して、cPLA2の膜への分子認識を促進し、cPLA2の膜親和性の増加と活性化をもたらしていると考えられる。
このように、本研究では微量脂質として含まれる脂質メディエーターの機能にも膜動態が重要な役割を果たしていることを示すことができた。