Establishment of a method to control distribution of phospholipids in biological membranes

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22394
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Segawa Katsumori 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授(常勤) (20542971)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 細胞膜 / リン脂質 / ATPase / フリッパーゼ / 基質特異性

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to establish a method to control the distribution of cell membrane phospholipids. By modifying the substrate specificity of phospholipid flippases that specifically translocate phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine, we tried to establish a new phospholipid flippase that translocates phosphatidylcholine and sphingomyelin. As a result, we succeeded in identifying an amino acid mutation in the transmembrane region that alters the substrate specificity of the flippase. By expressing this mutant flippase in cells, we were able to change the distribution of cell membrane phospholipids.

Free Research Field

医化学、分子遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果により、任意のリン脂質を移層させる分子を樹立できれば、「細胞がなぜ、その場所のリン脂質をその組成・その分布様式にする必要があるのか？」といった問いに、実験的に答えをだすことが可能となり、リン脂質の分布という生物学の根幹的な現象の理解に大きく貢献することができる。また、各オルガネラや膜タンパク質、シグナル伝達分子の研究においても、リン脂質の分布が各種機能に役割を担うことが提唱されつつあり、改変フリッパーゼが作製できればその波及効果は大きいと考えられる。