GPIアンカー側鎖とフリーGPIの生理的・病理的意義の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04753
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木下 タロウ 大阪大学, 微生物病研究所, 寄附研究部門教授 (10153165)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 糖脂質

研究実績の概要

GPIアンカー型タンパク質は、糖脂質であるGPIで膜にアンカーされていることによって、膜ラフトへの局在など特有の性質を持つ。GPI骨格はタンパク質間で共通であるが、側鎖によって構造の多様性が生まれる。本研究では、（１）未解明のGPI側鎖形成機構を解明し、GPIアンカーの構造多様性の分子基盤を明らかにする。また、（２）GPI側鎖形成に働く遺伝子のノックアウトマウスを作製して解析し、加えて、これら遺伝子の変異で起こる疾患を発見して、GPI側鎖の生理的意義を解明する。さらに、（３）GPI側鎖研究から最近見いだした、タンパク質に結合していないフリーGPIの細胞内動態を明らかにする。そして、フリーGPIの異常蓄積が、新規GPI異常症である非典型発作性夜間ヘモグロビン尿症の自己炎症性症状を引き起こす機序を解明して、病理的意義を明らかにする。平成２９年度には、以下の進捗があった。（１）GPI側鎖の根元のNアセチルガラクトサミンにガラクトースを付加する酵素が、GM1ガングリオシド合成酵素であるB3GALT4と同一であることを証明した。（２）に関し、前年までに作製したPGAP4ノックアウトマウスの性状解析を行った。（３）に関し、非典型発作性夜間ヘモグロビン尿症患者の異常細胞では、蓄積したフリーGPIがインフラマソームを易活性化状態にしている証拠を得た。補体の関与を明らかにするため、PIGTノックアウトTHP-1細胞をモデル細胞として作製し、補体活性化とインフラマソーム活性化の関係を解析した結果、C5aではなくC5b-9が関与していることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

３項目の計画がそれぞれほぼ計画通り進行した。

今後の研究の推進方策

(1) GPI側鎖の生合成機構の解明。(1-1) GPI-β1,4Nアセチルガラクトサミン転移酵素 (GPI-GalNAcT) の全体像解明：GPI-GalNAcTの第２成分の発見をめざし、スクリーニングを継続する。(1-2) GPI-β1,3ガラクトース転移酵素 (GPI-GalT) の解明：前年度に同定したGPI-β1,3ガラクトース転移酵素 (GPI-GalT)タンパク質を精製し、酵素活性を証明する。前年度に見出したスフィンゴ糖脂質生合成経路との関連を明確にする。
(2) GPI側鎖の生理的意義の解明。
PGAP4ノックアウトマウスの表現型解析を継続して行う。pGAP4遺伝子、GPI-GalT遺伝子に変異を持つ疾患症例があるか、データベース解析を継続する。変異の報告が見つかれば、それらが当該遺伝子の機能を低下させる変異であるか解析し、病因であるか検討を進める。
(3) GPI側鎖を指標としたフリーGPIの動態と病理的意義の解明
前年度に作製したモデル細胞型を用い、フリーGPIと活性化した補体によるインフラマソームの活性化とインターロイキン１ベータ産生機序を解明する。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of a Golgi GPI-N-acetylgalactosamine transferase with tandem transmembrane regions in the catalytic domain (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirata Tetsuya、Mishra Sushil K.、Nakamura Shota、Saito Kazunobu、Motooka Daisuke、Takada Yoko、Kanzawa Noriyuki、Murakami Yoshiko、Maeda Yusuke、Fujita Morihisa、Yamaguchi Yoshiki、Kinoshita Taroh
  • 雑誌名: Nature Coomunications 巻: 9 ページ: 405
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02799-0
  • 査読あり / オープンアクセス