Elucidation of the functions of factors involved in the maintenance of plasma membrane sterols and search for novel factors

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06076
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Kishimoto Takuma 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 特任講師 (70585158)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ステロール / 細胞膜 / 脂質輸送 / ホスファチジルセリン / 出芽酵母 / 脂質分布 / 脂質プローブ

Outline of Final Research Achievements

Sterols are maintained at high concentrations in eukaryotic plasma membranes, but the mechanism to maintain in the plasma membrane is not fully understood. This research focused on a physical state called sterol activation in lipid membranes and developed a probe to visualize ergosterol (Erg) activation in budding yeast. Using this probe, we attempted to elucidate the regulatory mechanism of plasma membrane Erg. Genetic analysis revealed that the Lam protein, which is involved in Erg transport in the cortical endoplasmic reticulum, and the phosphatidylserine (plasma membrane phospholipid) synthase, may be involved in Erg activation. These mutations were synthetically lethal. Phenotypic analysis of this conditionally lethal mutant revealed abnormal plasma membrane morphology and abnormal accumulation of Erg, suggesting a novel function for both in the regulation of plasma membrane Erg.

Free Research Field

脂質生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

真核生物の細胞膜では他のオルガネラ膜に較べてステロールが特異的に濃縮されており、細胞膜のバリア機能等に重要な役割を果たしているが、ステロールがどのようにして細胞膜で高濃度に維持されているのかは不明である。本研究では細胞膜ホスファチジルセリンが、異なるメカニズムであるLamによるステロール輸送と協調的なステロール分布の制御を行っている可能性を明らかにした。そして、両者のシステムの破綻は、ステロール分布と細胞膜機能を大きく損なうことも明らかにしており、両者の機能がステロールの細胞膜ホメオスタシスを維持することに重要であるという新たな可能性を発見した。