リポクオリティを基軸とした新規リゾリン脂質の生理的意義の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Quality of lipids in biological systems
• Project/Area Number: 16H01372
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 山本 圭 徳島大学, 大学院生物資源産業学研究部, 准教授 (30304504)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ホスホリパーゼＡ２ / アルケニル型リゾリン脂質 / リゾホスファチジルエタノールアミン / 表皮肥厚性疾患 / 免疫炎症疾患 / 皮膚癌 / 骨形成 / プラズマローゲン

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画では表皮肥厚性疾患の増悪に関わる新規生理活性脂質・アルケニル型リゾリン脂質・プラズマローゲン型リゾホスファチジルエタノールアミン(P-LPE)群の側鎖および極性基の構造上の違いを「リポクオリティ」と捉え、疾患における産生と受容を総合的に精査することで、新規リゾリン脂質の動作原理の解明をおこなうことを目的としている。具体的には、表皮肥厚性疾患、免疫炎症疾患、癌などの社会的疾患を対象として脂質メタボローム解析を展開することでアルケニル型リゾリン脂質代謝の全体像を分子レベルで解明とともに、予防・治療を目的とした取り組みをおこなう。以下に本年度の研究実績を示す。
１、乾癬を惹起したマウス角質の脂質メタボローム解析をおこなうと、病態に応じてP-LPE産生量が増加した。また、P-LPEは複数の脂質化合物に代謝されること、P-LPE量に応じて表皮肥厚性疾患が緩和されることを示した。
２、毛包に発現しているIIE型sPLA2が、不飽和脂肪酸およびリゾホスファチジルエアノールアミン（PE）を分子種非選択的に動員することで、毛皮質の発育障害の可能性があることを見出した。
３、リンパ組織の樹状細胞に発現するIID型sPLA2（sPLA2-IID）は特にEPAやDHAなどのω３脂肪酸に由来する抗炎症性代謝物の産生とリンクしており、獲得免疫にブレーキをかける役目を担う。sPLA2-IID欠損マウスではリンパ組織のω３脂肪酸代謝物が減少するため、接触性皮膚炎（Th1応答）や乾癬（Th17応答）が増悪する一方で、抗感染免疫や抗腫瘍免疫が増強される結果、ウイルス感染や皮膚癌が改善することを見出した。
４、破骨細胞の形成に、高度不飽和脂肪酸を含むPEの生合成の増加および細胞表面へのPEの露出を伴う細胞膜リン脂質の量的・質的変化が寄与することを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

１、アルケニル型リゾリン脂質代謝の総合理解
多くのsPLA2はアルケニル型リゾリン脂質を産生すること、P-LPEがオートタキシンによってアルケニル型LPAに代謝される予備的知見を踏まえ、表皮肥厚性疾患や各種病態疾患を惹起させたsPLA2遺伝子欠損マウスや初代培養系を用いて、多様な分子種を有するアルケニル型リゾリン脂質の脂質メタボローム解析を網羅的におこなっている。現在は、高脂肪食負荷モデル、絶食モデル、廃用筋萎縮モデルを用いた網羅的脂質メタボローム解析を中心に展開しており、病態の進行と当該酵素および脂質分子の役割を総合的に体系化することを目指している。

２、アルケニル型リゾリン脂質の作用点の同定
in vivoおよびin vitroの実験からアルケニル型リゾリン脂質はＧ蛋白質共役型受容体を介して作用を発揮することが想定され受容体の絞り込みを進めている。現在約10種類ほどまで絞り込まれており、次年度中に作用点の同定までおこないたい。

Strategy for Future Research Activity

１、アルケニル型リゾリン脂質代謝の総合理解。高脂肪食負荷モデル、絶食モデル、廃用筋萎縮モデルを用いた網羅的脂質メタボローム解析を中心に展開し、複数のsPLA2の関与が明らかになってきたので、病態の進行と当該酵素および脂質分子の役割を総合的に体系化する。
２、アルケニル型リゾリン脂質の作用点の同定。in vivoおよびin vitroの実験からアルケニル型リゾリン脂質はＧ蛋白質共役型受容体を介して作用を発揮することが想定され、受容体の絞り込みを進めている。現在約10種類ほどまで絞り込まれており、次年度中に作用点の同定までおこないたい。
３、バイオマーカーおよび創薬の標的となる可能性を見据え、ヒト炎症性皮膚疾患等の臨床検体を用いて対象となる酵素や受容体の発現局在解析および脂質メタボローム解析をおこない、アルケニル型リゾリン脂質の動作原理の全容を解明する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Washington(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Washington
• [Journal Article] Secreted phospholipase A2 specificity on natural membrane phospholipids. (2017)
  • Author(s): Yamamoto, K., Miki, Y., Sato, H., Murase, R., Taketomi, Y., and Murakami, M.
  • Journal Title: Methods in Enzymol. Volume: 583 Pages: 101-117
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2016.09.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphatidylethanolamine dynamics are required for osteoclast fusion. (2017)
  • Author(s): Irie, A., Yamamoto, K., Miki, Y., and Murakami, M.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Pages: 46715
  • DOI: 10.1038/srep46715
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Group X secreted phospholipase A2 releases w-3 polyunsaturated fatty acids, suppress colitis and promote sperm fertility. (2016)
  • Author(s): Murase, R., Sato, H., Yamamoto, K., Ushida, A., Nishito, Y., Ikeda, K., Kobayashi, T., Yamamoto, T., Taketomi, Y., and Murakami, M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 291 Pages: 6895-6911
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.715672
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dual roles of group IID phospholipase A2 in inflammation and cancer. (2016)
  • Author(s): Miki, Y., Kidoguchi, Y., Sato, M., Taketomi, Y., Taya, C., Muramatsu, K., Gelb, M.H., Yamamoto, K., and Murakami, M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 291 Pages: 15588-15601
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.734624
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and function of group IIE phospholipase A2 in mouse skin. (2016)
  • Author(s): Yamamoto, K., Miki, Y., Sato, H., Nishito, Y., Gelb, M.H., Taketomi, Y., and Murakami, M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 291 Pages: 15602-15613
  • DOI: 10.1074/jbc.M116.734657
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 皮膚の恒常性や疾患を調節する新しい脂質メディエーター (2016)
  • Author(s): 山本 圭
  • Journal Title: 生化学 Volume: 88（6） Pages: 786-790
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2016.880786
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The roles of secreted phospholipase A2 gene family in immunology. (2016)
  • Author(s): Murakami, M., Yamamoto, K., MIki, Y., Murase, R., Sato, H., and Taketomi, Y.
  • Journal Title: Adv. Immunol. Volume: 132 Pages: 91-134
  • DOI: 10.1016/bs.ai.2016.05.001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 健康と病態に関わる脂質ネットワークの研究 (2016)
  • Author(s): 山本圭
  • Organizer: 第2回BRIGHTシンポジウム
  • Place of Presentation: 徳島大学薬学部講堂（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2016-12-16 – 2016-12-16
  • Invited
• [Presentation] A unique plasmalogen pathway driven by secreted phospholipase A2 regulates skin homeostasis and disease. (2016)
  • Author(s): Murakami, M. and Yamamoto, K.
  • Organizer: The 1st International Plasmalogen Symposium.
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Plasmalogen-lysophosphatidylethanolamine is a novel regulator and biomarker for epidermal-hyperplastic diseases. (2016)
  • Author(s): Yamamoto, K., Miki, Y., Taketomi, Y., and Murakami, M.
  • Organizer: The 1st International Plasmalogen Symposium.
  • Place of Presentation: 九州大学医学部百年講堂（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] IID型分泌性ホスホリパーゼA２は抗腫瘍免疫を抑制する (2016)
  • Author(s): 城戸口優、山本圭、三木寿美、村上誠
  • Organizer: 第89回日本生化学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] IID型分泌性ホスホリパーゼA２は皮膚免疫疾患を普遍的に抑制する (2016)
  • Author(s): 三木寿美、城戸口優、山本圭、村上誠
  • Organizer: 第89回日本生化学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-25 – 2016-09-27
• [Presentation] 炎症および癌病態におけるIID型sPLA２の二面的役割 (2016)
  • Author(s): 三木寿美、城戸口優、山本圭、村上誠
  • Organizer: 第58回日本脂質生化学会
  • Place of Presentation: にぎわい交遊館ＡＵ（秋田県秋田市）
  • Year and Date: 2016-06-09 – 2016-06-10
• [Presentation] 皮膚の恒常性と病態における二種のsPLA２の発現と機能 (2016)
  • Author(s): 山本圭、三木寿美、佐藤弘泰、武富芳隆、村上誠
  • Organizer: 第58回日本脂質生化学会
  • Place of Presentation: にぎわい交遊館ＡＵ（秋田県秋田市）
  • Year and Date: 2016-06-09 – 2016-06-10
• [Presentation] マスト細胞を制御する第二のAnaphylactic sPLA２の同定 (2016)
  • Author(s): 武富芳隆、砂川アンナ、入江敦、山本圭、三木寿美、佐藤弘泰、小林哲幸、村上誠
  • Organizer: 第58回日本脂質生化学会
  • Place of Presentation: にぎわい交遊館ＡＵ（秋田県秋田市）
  • Year and Date: 2016-06-09 – 2016-06-10
• [Presentation] 表皮肥厚性疾患を調節する新しい生理活性脂質の発見 (2016)
  • Author(s): 山本圭、村上誠
  • Organizer: 第57回日本生化学会 中国・四国支部例会
  • Place of Presentation: 高知大学医学部（高知県南国市）
  • Year and Date: 2016-05-27 – 2016-05-28
• [Presentation] The two secreted phospholipase A2s PLA2G2F and PLA2G2E play distinct roles in skin homeostasis and diseases. (2016)
  • Author(s): Yamamoto, K., Miki, Y., Sato, M., Taketomi, Y., Lambeau, G., Gelb, M., and Murakami, M.
  • Organizer: 7th International conference on phospholipase A2 and lipid mediators.
  • Place of Presentation: La Jolla, USA
  • Year and Date: 2016-05-19 – 2016-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ウシ生乳由来リポカリン型プロスタグランジンD合成酵素の精製と酵素学的性質 (2016)
  • Author(s): 川井恵理佳、田中充樹、瀬来由衣、戸田圭祐、目賀拓斗、川上祐生、高橋吉孝、木本眞順美、山本圭、村上誠、山本登志子
  • Organizer: 第70回日本栄養・食糧学会大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-13 – 2016-05-15