リン脂質フリッパーゼによる生体膜の局所的な動態制御がもたらす新たな生理機能の解明

• 研究課題/領域番号: 17K08270
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高津 宏之 京都大学, 薬学研究科, 研究員 (70360576)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: フリッパーゼ / ホスファチジルセリン / ATP11C / 極性細胞 / P4-ATPase / phosphatidylserine / uropod / PKC / エンドサイトーシス / PS露出 / ダウンレギュレーション / 細胞生物学 / リン脂質 / 生体膜

研究成果の概要

ATP11Cは、細胞膜でリン脂質二重層の外葉から内葉へとPSやPEを特異的にフリップすることで、細胞の外側にPSが露出しないように働いている。これまでの研究で用いられてきたATP11C(a)に対して、C末だけが異なるATP11C(b)はPKCの活性化に感受性を示さなかった。極性細胞では、ATP11C(a)が細胞膜全体に局在するのに対して、ATP11C(b)は極性を持った局在を示すことが明らかとなった。このATP11C(b)の局在化はC末領域の特定のアミノ酸残基に起因していることを突き止めた。すなわち、一つの細胞の中の局所によってPSの露出に対する異なる制御機構が働いている可能性が考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ホスファチジルセリン(PS)の露出制御は、アポトーシス細胞など死にゆく細胞では詳しく解明されてきたが、正常な細胞での可逆的かつ一過的なものに関してはよくわかっていなかった。その中で今般、ATP11Cが重要な役割を担うことが明らかとなり、その2種類のアイソフォームで明確に局在と制御機構が異なることが明らかとなった。このことは、一つの細胞の中でも、ATP11Cの２つのアイソフォームが作用することで局所によりPSの露出制御が異なっていることを示すものである。これまで明らかにされていなかった一過的なPS露出の生理作用を解明していく上で重要な発見であると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Vanderbilt University(米国)
• [雑誌論文] The cytoplasmic C-terminal region of the ATP11C variant determines its localization at the polarized plasma membrane (2019)
  • 著者名/発表者名: Takayama Masahiro、Takatsu Hiroyuki、Hamamoto Asuka、Inoue Hiroki、Naito Tomoki、Nakayama Kazuhisa、Shin Hye-Won
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 132 号: 17
  • DOI: 10.1242/jcs.231720
  • NAID: 120006731146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Yeast and human P4-ATPases transport glycosphingolipids using conserved structural motifs. (2019)
  • 著者名/発表者名: Roland, B.P., Naito, T., Best, J.T., Arinaiz-Yepez, C., Takatsu, H., Yu, R.J., Shin, H.-W., and Graham, T.R.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 294 号: 6 ページ: 1794-1806
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.005876
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Substrates of P4-ATPases: beyond aminophospholipids (phosphatidylserine and phosphatidylethanolamine) (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin, H.-W. and Takatsu, H.
  • 雑誌名: FASEB Journal 巻: 33 号: 3 ページ: 3087-3096
  • DOI: 10.1096/fj.201801873r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipid-flipping activity of P4-ATPase drives membrane curvature. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada, N., Naito, T., Inoue, T., Nakayama, K., Takatsu, H., and *Shin, H.-W.
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: in press 号: 9
  • DOI: 10.15252/embj.201797705
  • NAID: 120007144982
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phospholipid flippase ATP11C is endocytosed and downregulated following Ca²⁺-mediated protein kinase C activation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takatsu H, Takayama M, Naito T, Takada N, Tsumagari K, Ishihama Y, Nakayama K, Shin HW.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: Nov 10;8(1) 号: 1 ページ: 1423-1423
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01338-1
  • NAID: 120006365525
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] P4-ATPaseによるグルコシルセラミドの輸送と生理的意義 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高津宏之、内藤朋樹、Siddabasavegowda Bommegowda、有田誠、中山和久、申惠媛
  • 学会等名: 第９２回日本生化学会
• [学会発表] リン脂質フリッパーゼATP11CのC末バリアントの特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高津宏之、高山真裕、井上寛己、中山和久、申 惠媛
  • 学会等名: 第９１回 日本生化学会大会
• [学会発表] リン脂質フリッパーゼATP11Cとezrinの相互作用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上寛己、高津宏之、高山真裕、中山和久、申 惠媛
  • 学会等名: 第９１回 日本生化学会大会
• [学会発表] 非アポトーシス細胞におけるリン脂質フリッパーゼATP11Cの制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高津宏之、高山真裕、中山和久、申 惠媛
  • 学会等名: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] Functional differences between splicing variants of phospholipids flippase ATP11C (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takayama, Hiroyuki Takatsu , Kazuhisa Nakayama and Hye-Won Shin
  • 学会等名: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会