多種多様な脂肪酸種で構成されるリン脂質分子種の意義解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K21379
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 青木 淳賢 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20250219)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• キーワード: ステアリン酸 / リン脂質 / ミトコンドリア

研究実績の概要

本研究ではリン脂質グリセロール骨格のsn-1位に特定の脂肪酸を有するリン脂質分子種の形成機構とその機能の解明を目指した。最近我々は、リン脂質のグリセロール骨格のsn-1位にステアリン酸（C18:0）を導入する活性を有するLPLATとしてLPGAT1/LPLAT7を同定し、培養細胞レベル、動物個体レベルでの解析を進めている。今回、C18:0含有リン脂質の細胞レベルでの機能を解明する目的で、LPGAT1を機能抑制時の細胞機能を解析した。
LPGAT1の機能抑制を行い、各種オルガネラを観察するとミトコンドリアの断片化が観察された。また、C18:0を含有する複数のホスファチジルコリン (PC) 及び ホスファチジルエタノールアミン（PE）分子種の低下が確認された。単離ミトコンドリアでも同様のリン脂質の組成変化が観察された。同様の変化はCRISPR-Cas9システムを用い作製したLPGAT1欠損ヒト培養細胞でも観察された。LPGAT1発現抑制細胞では、ミトコンドリアの分裂因子であるDrp-1のミトコンドリアへの集積が観察された。また、C18:0含有LPCやLPEの添加により断片化の表現型が有意に回復した。同時に、添加したC18:0含有LPCやLPEがアシル化されたさまざまなC18:0含有PCやPEが検出された。
C18:0含有リン脂質低下はミトコンドリアの断片化を引き起こすことが示唆された。C18脂肪酸を合成する脂肪酸伸長酵素ELOVL6の変異ショウジョウバエ細胞でミトコンドリアの断片化し、この断面化はステアリン酸（C18:0）の添加で回復することが報告されており、今回の結果より、ステアリン酸はリン脂質に取り込まれ機能している可能性が高い。C18:0含有リン脂質がミトコンドリア分裂因子であるDrp-1機能をどのように調節しているかを明らかにすることが今後の課題であるが、Drp-1は飽和型リン脂質への親和性が高いことも報告されており、現在、リポソームへのDrp-1の結合実験をさらに進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Update and nomenclature proposal for mammalian lysophospholipid acyltransferases, which create membrane phospholipid diversity (2022)
  • 著者名/発表者名: Valentine William J.、Yanagida Keisuke、Kawana Hiroki、Kono Nozomu、Noda Nobuo N.、Aoki Junken、Shindou Hideo
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 298 ページ: 101470～101470
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101470
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Current Knowledge on Mammalian Phospholipase A1, Brief History, Structures, Biochemical and Pathophysiological Roles (2022)
  • 著者名/発表者名: Yaginuma Shun、Kawana Hiroki、Aoki Junken
  • 雑誌名: Molecules 巻: 27 ページ: 2487～2487
  • DOI: 10.3390/molecules27082487
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification and characterization of LPLAT7 as an sn-1-specific lysophospholipid acyltransferase (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawana Hiroki、Ozawa Masaya、Shibata Takeaki、Onishi Hirofumi、Sato Yukitaka、Kano Kuniyuki、Shindou Hideo、Shimizu Takao、Kono Nozomu、Aoki Junken
  • 雑誌名: Journal of Lipid Research 巻: 63 ページ: 100271～100271
  • DOI: 10.1016/j.jlr.2022.100271
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TLCD1 and TLCD2 regulate cellular phosphatidylethanolamine composition and promote the progression of non-alcoholic steatohepatitis (2022)
  • 著者名/発表者名: Petkevicius Kasparas、Palmgren Henrik、Kawana Hiroki、Forsstr?m Johan、Wallin Simonetta、Ahlstedt Ingela、Leke Renata、Karlsson Daniel、Gonz?lez-King Hern?n、L?fgren Lars、Nilsson Ralf、Pellegrini Giovanni、Kono Nozomu、Aoki Junken、Hess Sonja、Sienski Grzegorz、Pilon Marc、Maresca Marcello、Peng Xiao-Rong
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 6020
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33735-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Abnormal male reproduction and embryonic development induced by downregulation of a phospholipid fatty acid-introducing enzyme Lpgat1 in zebrafish (2022)
  • 著者名/発表者名: Shibata Takeaki、Kawana Hiroki、Nishino Yuri、Ito Yoshiko、Sato Hiroyasu、Onishi Hirofumi、Kano Kuniyuki、Inoue Asuka、Taketomi Yoshitaka、Murakami Makoto、Kofuji Satoshi、Nishina Hiroshi、Miyazawa Atsuo、Kono Nozomu、Aoki Junken
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 7312
  • DOI: 10.1038/s41598-022-11002-4
  • 査読あり / オープンアクセス