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2018 年度 実績報告書

P4-ATPaseの活性調節による時空間的脂質組成変化とその生理機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03655
研究機関京都大学

研究代表者

申 惠媛  京都大学, 薬学研究科, 准教授 (10345598)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード生体膜 / フリッパーゼ / P4-ATPase / ホスファチジルセリン / 細胞極性
研究実績の概要

生体膜の脂質二重層は、その内葉と外葉において脂質組成の非対称性を有している。細胞膜においてホスファチジルセリンの細胞外への暴露は重大な事象であり、従来アポトーシスや血小板凝集など非常時にのみ起こるものと考えられてきた。本研究では、このような死にゆく細胞ではなく、正常な細胞におけるホスファチジルセリンのダイナミクスの制御機構およびその生理機能を明らかにすることを目的とする。前年度において、P4-ATPaseのATP11C-aアイソフォームがCa2+シグナルによってPKCが活性化されるとエンドサイトーシスされることで、細胞膜のPS-フリップ活性のダウンレギュレーションメカニズムを明らかにした。一方、C末端スプライスバリアントであるATP11C-bアイソフォームはPKC活性化でダウンレギュレーションされないことおよび極性局在を示すことを明らかにした。また、ATP11C-cアイソフォームの存在も明らかになった。このアイソフォームは特異的に脳に発現していることが分かった。ATP11C-bアイソフォームの様々なアミノ酸変異体の解析の結果、その極性局在に必須なC末端のアミノ酸を同定した。さらに酵母2-hybridスクリーニングにより、このC末端に特異的に結合するタンパク質としてエズリンを同定した。特に、活性化型エズリンがATP11C-bに結合することも分かった。また、エズリンとの結合には本研究で同定したATP11C-bの極性局在に必須なアミノ酸残基が必要であることも明らかにした。さらに、エズリンの活性化型変異体がATP11C-bと同様の極性局在を示すことを明らかにした。したがって、ATP11C-bの極性局在には活性化型エズリンの結合が重要な意味を持つ可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
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

当初の研究計画通り研究が進み、ATP11Cアイソフォームの極性局在に関する研究成果を現在投稿中である。
C末端スプライスバリアントであるATP11C-bアイソフォームはPKC活性化でダウンレギュレーションされないことおよび極性局在を示すことを見出した。そこで、本年度はATP11C-bアイソフォームの様々なアミノ酸変異体の解析の結果、この極性局在に必須なC末端の3つのアミノ酸残基を同定した。また、ATP11C-cアイソフォームの存在も明らかなり、このアイソフォームは脳に特異的に発現していることが分かった。ATP11C- aやATP11C-bはユビキタスに発現した。ATP11CのアイソフォームはCaシグナル、極性局在、さらには組織特異的な局在によってホスファチジルセリンの非対称性の調節を行っていることが示唆された。

今後の研究の推進方策

ATP11Cとエズリンの極性局在のメカニズムを明らかにするために、ATP11Cのノックアウト細胞におけるエズリンの局在およびエズリンのノックダウン細胞におけるATP11Cの局在を調べていく。エズリンも細胞運動に関与することも示唆されていることから、ATP11Cのノックアウト細胞における細胞運動への影響を調べていく。さらにATP11Cノックアウト細胞にATP11C-aあるいはATP11C-bのみを発現する細胞およびエズリンと結合できないATP11C-bの変異体を発現する細胞を作製し、それぞれのアイソフォームの細胞運動における関与および細胞運動における極性局在やエズリンとの結合の生理的意味を明らかにしていく。また、ATP11Cの極性局在における局所で起きるPS露出および回復を可視化し、そのメカニズムの解明を目指す。神経細胞の突起の退縮および軸索の再生に一時的PS露出が必要であることから、ATP11CがこのPS露出に関与するかどうかを調べていく。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins Univ Sch of Med(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Johns Hopkins Univ Sch of Med
  • [国際共同研究] Vanderbilt University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Vanderbilt University
  • [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 ページ: 3087-3096

    • DOI

      10.1096/fj.201801873R

    • 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 ページ: 1794-1806

    • DOI

      10.1074/jbc.RA118.005876.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phospholipid-flipping activity of P4-ATPase drives membrane curvature2018

    • 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: 37 ページ: e97705

    • DOI

      10.15252/embj.201797705.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 細胞膜ホスファチジルセリン-フリッパーゼの活性調節機構2018

    • 著者名/発表者名
      申惠媛, 高津宏之
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 90 ページ: 486-490

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2018.900486

  • [学会発表] N- or C-terminal cytoplasmic regions of class 5 and class 6 P4-ATPases are responsible for their subcellular localization.2018

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, S., Naito, T., Nakayama, K., Takatsu, H., & Shin, H.-W.
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
  • [学会発表] Polarized localization of the phospholipid flippase ATP11C isoform at the plasma membrane.2018

    • 著者名/発表者名
      Takayama, M., Inoue, H., Nakayama, K., Takatsu, H., & Shin, H.-W.
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
  • [学会発表] Regulation mechanism of the phosphatidylserine flippase ATP11C.2018

    • 著者名/発表者名
      Takatsu, H., Takayama, M., Nakayama, K., & Shin, H.-W.
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
  • [学会発表] ピコ秒時間けい光分光法を用いた細胞膜の粘度評価2018

    • 著者名/発表者名
      林春菜、高田直人、高門輝、高屋智久、申 惠媛、岩田耕一
    • 学会等名
      第43回日本分光学会
  • [学会発表] ピコ秒時間けい光分光法による人工脂質二重膜と細胞膜の粘度分布の比較2018

    • 著者名/発表者名
      林春菜、高田直人、高門輝、高屋智久、申 惠媛、岩田耕一
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
  • [学会発表] リン脂質フリッパーゼ発現による細胞膜の粘度への影響2018

    • 著者名/発表者名
      林春菜、高田直人、高門輝、高屋智久、申 惠媛、岩田耕一
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会
  • [学会発表] リン脂質フリッパーゼATP8A1の反応と安定性に対する界面活性剤および脂質の影響2018

    • 著者名/発表者名
      安田哲、山崎和生、大保貴嗣、高津宏之、申 惠媛、Stefania Danko, 鈴木裕
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
  • [学会発表] P4-ATPaseの細胞内局在におけるATPase反応サイクルの関与2018

    • 著者名/発表者名
      刀根卓也、高津宏之、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] 脂質フリッパーゼP4-ATPaseの細胞内局在におけるN末およびC末領域の機能2018

    • 著者名/発表者名
      岡本小百合、内藤朋樹、中山和久、高津宏之、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] リン脂質フリップ活性による細胞膜の形状変化と細胞機能2018

    • 著者名/発表者名
      申 惠媛
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Membrane dynamics and phospholipid flippase activity.2018

    • 著者名/発表者名
      Shin, H.-W.
    • 学会等名
      Membrane Lipid Transporter Symposium 2018.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 実験医学、カレントトピックス:脂質二重層間のリン脂質の移動(フリップ‐フロップ)による細胞膜の変形2018

    • 著者名/発表者名
      申惠媛
    • 総ページ数
      143
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      978-4-7581-2510-9
  • [備考] Shin Lab

    • URL

      http://www.pharm.kyoto-u.ac.jp/hshin/ShinIndex.html

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公開日: 2019-12-27  

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