Enzymological studies on N-acyl-PS a novel triacyl-type phospholipid

• Project/Area Number: 22K06885
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 上田 夏生 香川大学, 大学本部, 学長 (20193807)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇山 徹 香川大学, 医学部, 准教授 (30457337)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: N-アシルエタノールアミン / N-アシルセリン / N-アシルトランスフェラーゼ / 酵素 / 脂質メディエーター / ホスファチジルエタノールアミン / ホスファチジルセリン / リン脂質

Outline of Research at the Start

N-アシル-PSは、ホスファチジルセリン（PS）のセリン部分のアミノ基に３本目の脂肪酸鎖が結合したリン脂質であり、脳などから単離されているが、生合成や分解のメカニズムはほとんど不明である。N-アシル-PSからの生成が想定されているN-アシルセリンは血管拡張・抗炎症・神経保護・骨形成などの生物活性を示す。本研究では、マウスにおけるN-アシル-PSの生合成及び分解経路を特定し、関与する酵素の実体を解明することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

３本の脂肪酸鎖を有する「トリアシル型リン脂質」は、動植物を含む自然界で見出され、代表的なN-アシル-ホスファチジルエタノールアミン（PE）は、脂質メディエーターのN-アシルエタノールアミンの前駆体である。PEからN-アシル-PEを生成するN-アシル転移酵素としては、細胞質型ホスホリパーゼA2εと５種類のPLAATファミリー・メンバー（PLAAT1-5）が知られている。
PEがホスファチジルセリン（PS）に置換されたN-アシル-PSも脳などから単離されており、血管拡張・抗炎症・神経保護・骨形成などの作用を示すN-アシルセリンの前駆体であると想像されるが、代謝に関わる酵素は特定されていない。上記N-アシル転移酵素がN-アシル-PS合成能を併せ持つ可能性を考え、ヒトまたはマウスからcDNAを調製し、組換えタンパク質を哺乳類細胞で過剰発現させた。これらの細胞を[14C]エタノールアミンまたは[14C]セリンの存在下で培養した後に脂質を抽出し、薄層クロマトグラフィーで分離して放射能の分布を測定した。その結果、いずれの細胞においても[14C]エタノールアミンの標識により[14C]N-アシル-PEの生成を認めたのに対し、[14C]セリンによる[14C]N-アシル-PSに相当するバンドの生成は認められなかった。また、細胞ホモジネートを[14C]ホスファチジルコリン と非標識PSと反応させたが、 [14C]N-アシル-PSは検出されなかった。以上より、既知のN-アシル転移酵素によるN-アシル-PSの生成は証明できなかった。
並行してPLAAT1とPLAAT5の遺伝子欠損マウスを作製し、それらの表現型を検討した。その結果、PLAAT1欠損マウスでは高脂肪食誘導性の肥満と脂肪肝が軽快すること、PLAAT5欠損マウスの精巣では抗炎症性N-アシルエタノールアミンのレベルが有意に低下することが示された。

Research Products

• [Journal Article] N-アシルエタノールアミンの生合成機構と生理機能 (2024)
  • Author(s): 宇山 徹，佐々木 すみれ，上田 夏生
  • Journal Title: ビタミン Volume: 98 Pages: 8-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マウスにおける phospholipase A and acyltransferase 1(PLAAT1)の 欠損は高脂肪食誘導性の脂肪肝を改善させる (2024)
  • Author(s): エス エム カレドゥル ラハマン，佐々木 すみれ, 宇山 徹，ザヒル フセイン， モハメッド マムン シクダル，財賀 大行，星野 真理，太田 健一, 三木 寿美 , 星野 克明, 上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Journal Title: ビタミン Volume: 98 Pages: 65-69
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Vasoactive intestinal peptide blockade suppresses tumor growth by regulating macrophage polarization and function in CT26 tumor-bearing mice (2023)
  • Author(s): Kittikulsuth Wararat、Nakano Daisuke、Kitada Kento、Uyama Toru、Ueda Natsuo、Asano Eisuke、Okano Keiichi、Matsuda Yoko、Nishiyama Akira
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 927-927
  • DOI: 10.1038/s41598-023-28073-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NAPE-PLD deletion in stress-TRAPed neurons results in an anxiogenic phenotype (2023)
  • Author(s): Tevosian Margaryta、Todorov Hristo、Lomazzo Ermelinda、Bindila Laura、Ueda Natsuo、Bassetti Davide、Warm Davide、Kirischuk Sergei、Luhmann Heiko J.、Gerber Susanne、Lutz Beat
  • Journal Title: Translational Psychiatry Volume: 13 Issue: 1 Pages: 152-152
  • DOI: 10.1038/s41398-023-02448-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Goods and Bads of the Endocannabinoid System as a Therapeutic Target: Lessons Learned after 30 Years (2023)
  • Author(s): Maccarrone Mauro、Di Marzo Vincenzo、Gertsch J?rg、Grether Uwe、Howlett Allyn C.、Hua Tian、Makriyannis Alexandros、Piomelli Daniele、Ueda Natsuo、van der Stelt Mario
  • Journal Title: Pharmacological Reviews Volume: 75 Issue: 5 Pages: 885-958
  • DOI: 10.1124/pharmrev.122.000600
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] GDE7 produces cyclic phosphatidic acid in the ER lumen functioning as a lysophospholipid mediator (2023)
  • Author(s): Kitakaze Keisuke、Ali Hanif、Kimoto Raiki、Takenouchi Yasuhiro、Ishimaru Hironobu、Yamashita Atsushi、Ueda Natsuo、Tanaka Tamotsu、Okamoto Yasuo、Tsuboi Kazuhito
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 6 Issue: 1 Pages: 524-524
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04900-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PLAAT1 expression triggers fragmentation of mitochondria in an enzyme activity-dependent manner (2023)
  • Author(s): Sikder Mohammad Mamun、Uyama Toru、Sasaki Sumire、Kawai Katsuhisa、Araki Nobukazu、Ueda Natsuo
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 175 Issue: 1 Pages: 101-113
  • DOI: 10.1093/jb/mvad079
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] β-1,4-Galactan suppresses lipid synthesis in sebaceous gland cells via TLR4 (2023)
  • Author(s): Ayaki Satomi、Mii Tomohiro、Matsuno Kosuke、Tokuyama Takaaki、Tokuyama Takahito、Tokuyama Takashi、Uyama Toru、Ueda Natsuo
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 173 Issue: 2 Pages: 85-94
  • DOI: 10.1093/jb/mvac085
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assay of NAT Activity (2023)
  • Author(s): Uyama Toru、Ueda Natsuo
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2576 Pages: 213-224
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2728-0_17
  • ISBN: 9781071627273, 9781071627280
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assay of NAAA Activity (2023)
  • Author(s): Tsuboi Kazuhito、Ueda Natsuo
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2576 Pages: 261-274
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2728-0_22
  • ISBN: 9781071627273, 9781071627280
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of N-acyl-phosphatidylethanolamines by cytosolic phospholipase A 2 ε in an ex vivo murine model of brain ischemia. (2022)
  • Author(s): Rahman SMK, Hussain Z, Morito K, Takahashi N, Sikder MM, Tanaka T, Ohta KI, Ueno M, Takahashi H, Yamamoto T, Murakami M, Uyama T, Ueda N.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipds Volume: 1867 Issue: 12 Pages: 159222-159222
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2022.159222
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] β-1,4-ガラクタンは皮脂腺細胞においてTLR4を介して脂質合成を抑制する (2023)
  • Author(s): 綾木 聡美，三井 智玄，松野 孝祐，徳山 敬明，徳山 孝仁，徳山 孝，宇山 徹，上田 夏生
  • Organizer: 第64回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] 生体におけるPhospholipase A and acyltransferase 1 の機能解析 (2023)
  • Author(s): 佐々木 すみれ，S.M. Khaledur Rahman，宇山 徹，Zahir Hussain， Mohammad Mamun Sikder，財賀 大行，太田 健一，三木 寿美，星野 克明，上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第64回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] PLAAT5 functions as a Ca2+-independent N-acyltransferase producing N-acylethanolamines including anandamide in testis (2023)
  • Author(s): Mohammad Mamun Sikder, Toru Uyama, Sumire Sasaki, Katsuaki Hoshino, Yoshimi Miki, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 第64回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] グリセロホスホジエステラーゼ７が産生する環状ホスファチジン酸はPPARγを抑制する脂質メディエーターとして機能する (2023)
  • Author(s): 北風 圭介， Hanif Ali，木本 来希，竹之内 康広，石丸浩靖，山下 純，上田 夏生，田中 保，岡本 安雄，坪井 一人
  • Organizer: 第64回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] PLAAT5は精巣で脂質メディエーターN-アシルエタノールアミンの生成を担うN-アシル転移酵素である (2023)
  • Author(s): 宇山 徹，佐々木 すみれ， Mohammad Mamun Sikder，星野 克明，三木 寿美，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第65回日本脂質生化学会
• [Presentation] Phospholipase A and acyltransferase (PLAAT)1欠損は肥満及び脂肪肝を改善する (2023)
  • Author(s): 佐々木 すみれ，S.M. Khaledur Rahman，宇山 徹，Zahir Hussain， Mamun Sikder Mohammad，財賀 大行，太田 健一，三木 寿美，星野 克明，上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第65回日本脂質生化学会
• [Presentation] 生体内におけるPhospholipase A and acyltransferase (PLAAT)1 の機能 (2023)
  • Author(s): 佐々木 すみれ，S.M. Khaledur Rahman，宇山 徹，Zahir Hussain， Mohammad Mamun Sikder，財賀 大行，太田 健一，三木 寿美，星野 克明，上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 日本ビタミン学会第75回大会
• [Presentation] PLAAT5は精巣で脂質メディエーターN-アシルエタノールアミンの生成に関与するN-アシル転移酵素である (2023)
  • Author(s): 宇山 徹，佐々木 すみれ， Mohammad Mamun Sikder，星野 克明，三木 寿美，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 日本ビタミン学会第75回大会
• [Presentation] PLAAT5 as a Ca2+-independent N-acyltransferase producing anandamide and other N-acylethanolamines in testis (2023)
  • Author(s): Toru Uyama, Mohammad Mamun Sikder, Sumire Sasaki, Zahir Hussain, S.M. Khaledur Rahman, Katsuaki Hoshino, Yoshimi Miki, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 33rd Annual Symposium of the International Cannabinoid Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phospholipase A and acyltransferase (PLAAT) 1 deficiency ameliorates obesity and hepatic lipid accumulation in mice (2023)
  • Author(s): Sumire Sasaki, S.M. Khaledur Rahman, Toru Uyama, Zahir Hussain, Mohammad Mamun Sikder, Hiroyuki Saiga, Ken-ichi Ohta, Yoshimi Miki, Katsuaki Hoshino, Masaki Ueno, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 33rd Annual Symposium of the International Cannabinoid Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Gene disruption of the phospholipid-related enzyme PLAAT1 improves high-fat diet-induced obesity and hepatic lipid accumulation (2023)
  • Author(s): Toru Uyama, Sumire Sasaki, S.M. Khaledur Rahman, Zahir Hussain, Mohammad Mamun Sikder, Hiroyuki Saiga, Mari Ohmura-Hoshino, Ken-ichi Ohta, Yoshimi Miki, Katsuaki Hoshino, Masaki Ueno, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 2nd Trilateral Symposium on SDGs -New Strategic Approaches Towards SDGs Beyond the COVID-19 Pandemic-
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PLAAT5 producing anandamide and other N-acylethanolamines in testis (2023)
  • Author(s): Mohammad Mamun Sikder, Toru Uyama, Sumire Sasaki, Katsuaki Hoshino, S.M. Khaledur Rahman, Zahir Hussain, Hiroyuki Saiga, Mari Ohmura-Hoshino, Yoshimi Miki, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 2nd Trilateral Symposium on SDGs -New Strategic Approaches Towards SDGs Beyond the COVID-19 Pandemic-
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 遺伝子欠損マウスを用いたPLAATファミリーの機能解析 (2023)
  • Author(s): 上田 夏生, S.M. Khaledur Rahman，Mohammad Mamun Sikder，佐々木 すみれ，Zahir Hussain，宇山 徹
  • Organizer: 第377回脂溶性ビタミン総合研究委員会
• [Presentation] Phospholipase A and acyltransferase 1 (PLAAT1)欠損は高脂肪食誘導性の肥満と脂肪肝を緩和する (2023)
  • Author(s): 佐々木 すみれ，Rahman S.M. Khaledur，宇山 徹，Hussain Zahir， Sikder Mohammad Mamun，財賀 大行，太田 健一，三木 寿美，星野 克明，上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第96回日本生化学会大会
• [Presentation] PLAAT5は精巣で脂質メディエーターN-アシルエタノールアミンを生成するN-アシル転移酵素である (2023)
  • Author(s): 宇山 徹，佐々木 すみれ，Sikder Mohammad Mamun，太田 健一，星野 克明，三木 寿美，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第96回日本生化学会大会
• [Presentation] PLAAT1 deficiency alleviates high fat diet-induced hepatic lipid accumulation in mice (2022)
  • Author(s): S.M. Khaledur Rahman, Toru Uyama, Zahir Hussain, Mohammad Mamun Sikder, Hiroyuki Saiga, Kenichi Ota, Katsuaki Hoshino, Masaki Ueno, Yoshimi Miki, Makoto Murakami, Natsuo Ueda
  • Organizer: 第63回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] グリセロホスホジエステラーゼ７は小胞体内腔において環状ホスファチジン酸を産生する (2022)
  • Author(s): 北風 圭介，坪井 一人，Hanif Ali，木本 来希，竹之内 康広，石丸浩靖，山下 純，上田 夏生，田中 保，岡本 安雄
  • Organizer: 第63回日本生化学会中国・四国支部例会
• [Presentation] 新規ドーパミンアシル基転移酵素の同定 (2022)
  • Author(s): 前本 佑樹，前田 萌羽，青木元秀，宇山 徹，梅村 友也，上田 夏生，吉田 稔，伊藤 昭博
  • Organizer: 第64回日本脂質生化学会
• [Presentation] cPLA2εは脳障害部位でN-アシル-ホスファチジルエタノールアミンを合成する (2022)
  • Author(s): 宇山 徹，Zahir Hussain，森戸 克弥，田中 保，太田 健一，上野 正樹，村上 誠，上田 夏生
  • Organizer: 第64回日本脂質生化学会
• [Presentation] Acid ceramidase as a third N-acylethanolamine hydrolase in cells and tissues (2022)
  • Author(s): Tsuboi, K., Tai, T., Yamashita, R., Ali, H., Watanabe, T., Uyama, T., Okamoto, Y., Kitakaze, K., Takenouchi, Y., Rahman, I.A.S., Houchi, H., Tanaka, T., Tokumura, A., Matsuda, J., Okamoto, Y., Ueda, N.
  • Organizer: 32nd Annual Symposium of the International Cannabinoid Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Accumulation of N-acylphosphatidylethanolamines in brain ischemia by cytosolic phospholipase A2ε (2022)
  • Author(s): Uyama, T., Hussain, Z., Morito, K., Rahman, S.M.K., Sikder, M.M., Tanaka T., Ota, K., Ueno, M., Takahashi, H., Yamamoto, T., Murakami M., Ueda, N.
  • Organizer: 32nd Annual Symposium of the International Cannabinoid Research Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脂質メディエーターN-アシルエタノールアミンの分解における酸性セラミダーゼの関与 (2022)
  • Author(s): 上田 夏生, 坪井 一人, 田井 達也, 松田 純子, 田中 保
  • Organizer: 第373回脂溶性ビタミン総合研究委員会
• [Presentation] High-Fat Diet-Induced Hepatic Lipid Accumulation is Decreased in PLAAT1-Deficient Mouse (2022)
  • Author(s): Rahman S.M. Khaledur, Uyama Toru, Hussain Zahir, Sikder Mohammad Mamun, Saiga Hiroyuki, Ohta Kenichi, Hoshino Katsuaki, Ueno Masaki, Miki Yoshimi, Murakami Makoto, Ueda Natsuo
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会
• [Presentation] N-アシルドーパミン合成酵素の発見 (2022)
  • Author(s): 前田 萌羽，前本 佑樹，青木 元秀，宇山 徹，梅村 知也，上田 夏生，吉田 稔，伊藤 昭博
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Involvement of glycerophosphodiesterase 7 in the intracellular production of cyclic phosphatidic acid (2022)
  • Author(s): 北風圭介，Ali Hanif，木本 来希，竹之内 康広，石丸 浩靖，山下 純，上田 夏生，田中 保，岡本 安雄，坪井 一人
  • Organizer: 第96回日本薬理学会年会
• [Presentation] エンドカンナビノイド・システム (2022)
  • Author(s): 上田 夏生
  • Organizer: 第43回日本臨床薬理学会学術総会
  • Invited
• [Remarks] 香川大学医学部 生体分子医学講座 生化学ホームページ
  • URL: http://www.med.kagawa-u.ac.jp/%7Ebiochem/index.html