生体膜脂肪酸鎖の細胞生物学的機能

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23227004
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新井 洋由 東京大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (40167987)
• 研究分担者: 河野 望 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (50451852)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 生体膜 / 脂肪酸 / リン脂質 / アシルトランスフェラーゼ

研究実績の概要

膜リン脂質の脂肪酸組成は食餌由来の脂肪酸などにより絶えず影響を受けているが、生体はそれに応答して、細胞内の脂肪酸代謝系を調節し、脂肪酸組成の恒常性を維持していると考えられる。しかし、現在まで、このような膜脂肪酸環境変化に対する生体応答については分子レベルでほとんど明らかになっていない。
申請者は、線虫のPUFA合成変異体におけるマイクロアレイを行い、膜リン脂質中のPUFAが減少すると発現上昇する遺伝子群を同定している。その中の２つ(UPD1,UPD2と命名)の遺伝子のプロモーター領域とGFPを融合させたコンストラクトを持つ線虫は、PUFAが減少するとGFP蛍光を発する。すなわち、膜リン脂質中のPUFAが欠乏すると何らかのシグナルが流れUPD遺伝子を発現上昇させている。この系を利用し、GFP蛍光の消失を指標に網羅的RNAiスクリーニングを行った結果、膜中のPUFAが欠乏すると、「新規MAPキナーゼ経路」、および「小胞体ストレス応答経路」が活性化されていることを見出している。
MAPキナーゼ経路については、MAPキナーゼの恒常活性体を発現させたトランスジェニック線虫を確立し、それを利用したMAPキナーゼの上流因子の探索を行った。その結果、約30の上流遺伝子を同定した。さらにMAPキナーゼ経路が熱ストレスによっても活性化することを見いだし、熱ストレス耐性に関与することを見いだした。
小胞体ストレス応答経路に関しては、異常タンパク質の蓄積で起こる小胞体ストレス応答とはことなり、転写因子XBP1を介さないIRE1依存的な遺伝子発現誘導がPUFA欠乏下では顕著にみられることを見いだした。またこのIRE1依存的/XBP1非依存的経路が飽和脂肪酸代謝を制御し、PUFA欠乏時の線虫の生存に必要であるを明らかにした。

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

膜中のPUFAが欠乏により活性化する「新規MAPキナーゼ経路」、および「小胞体ストレス応答経路」に関して、細胞内シグナルに重要な因子と生物学的意義を明らかにすることができた。これらの結果を基点に、膜リン脂質脂肪酸鎖の恒常性維持の分子機構の解明が更に進むことが期待され、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後は、これまでに明らかにしてきた知見をさらに発展させるとともに、膜リン脂質脂肪酸鎖の恒常性破綻による病態とその分子機構の解明に焦点をあて研究を推進していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Sequential breakdown of 3-phosphorylated phosphoinositides is essential for the completion of macropinocytosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maekawa M, Terasaka S, Mochizuki Y, Kawai K, Ikeda Y, Araki N, Skolnik EY, Taguchi T, Arai H.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 111 ページ: E978-987
  • DOI: doi: 10.1073/pnas.1311029111.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of genes and pathways involved in the synthesis of Meadacid (20:3n-9), an indicator of essential fatty acid deficiency. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ichi I, Kono N, Arita Y, Haga S, Arisawa K, Yamano M, Nagase M, Fujiwara Y, Arai H
  • 雑誌名: biochim Biophys Acta 巻: 1841 ページ: 204-213
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbalip.2013.10.013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Eicosapentaenoic acid is converted via ω-3 epoxygenation to the anti-inflammatory metabolite 12-hydroxy-17,18-epoxyeicosatetraenoic acid. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kubota T, Arita M, Isobe Y, Iwamoto R, Goto T, Yoshioka T, Urabe D, Inoue M, Arai H.
  • 雑誌名: FASEB J 巻: 28 ページ: 586-593
  • DOI: doi: 10.1096/fj.13-236224
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oligo-astheno-teratozoospermia in mice lacking ORP4, a sterol-binding protein in the OSBP-related protein family. (2013)
  • 著者名/発表者名: Udagawa O, Ito C, Ogonuki N, Sato H, Lee S, Tripvanuntakul P, Ichi I, Uchida Y, Nishimura T, Murakami M, Ogura A, Inoue T, Toshimori K, Arai H.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 19 ページ: 13-27
  • DOI: doi: 10.1111/gtc.12105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxysterol-binding protein (OSBP) is required for the perinuclear localization of intra-Golgi v-SNAREs. (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Uchida Y, Yachi R, Kudlyk T, Lupashin V, Inoue T, Taguchi T, Arai H.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 24 ページ: 3532-3544
  • DOI: doi: 10.1091/mbc.E13-05-0250.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SMAP2 regulates retrograde transport from recycling endosomes to the Golgi. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsudaira T, Uchida Y, Tanabe K, Kon S, Watanabe T, Taguchi T, Arai H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e69145
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0069145
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane lipid saturation activates IRE1α without inducing clustering. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitai Y, Ariyama H, Kono N, Oikawa D, Iwawaki T, Arai H.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 18 ページ: 798-809
  • DOI: doi: 10.1111/aos.12228.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impaired α-TTP-PIPs interaction underlies familial vitamin E deficiency. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kono N, Ohto U, Hiramatsu T, Urabe M, Uchida Y, Satow Y, Arai H.
  • 雑誌名: Science 巻: 340 ページ: 1106-1110
  • DOI: doi: 10.1126/science.1233508.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mitochondria-type GPAT is required for mitochondrial fusion. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohba Y, Sakuragi T, Kage-Nakadai E, Tomioka NH, Kono N, Imae R, Inoue A, Aoki J, Ishihara N, Inoue T, Mitani S, Arai H.
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 32 ページ: 1265-1279
  • DOI: doi: 10.1038/emboj.2013.77
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of small subunit of serine palmitoyltransferase a as a lysophosphatidylinositol acyltransferase 1-interacting protein. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata Y, Yamamori N, Kono N, Lee HC, Inoue T, Arai H.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 18 ページ: 397-409
  • DOI: doi: 10.1111/gtc.12046
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stereochemical assignment and anti-inflammatory properties of the omega-3 lipid mediator resolvin E3. (2013)
  • 著者名/発表者名: Isobe Y, Arita M, Iwamoto R, Urabe D, Todoroki H, Masuda K, Inoue M, Arai H.
  • 雑誌名: J Biochem 巻: 153 ページ: 355-360
  • DOI: doi: 10.1093/jb/mvs151.
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞内ビタミンE輸送におけるホスファチジルイノシトールリン酸の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 望, 新井 洋由
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 32 ページ: 1072-1074
• [雑誌論文] 生体膜リン脂質脂肪酸鎖の多様性形成・維持機構とその破綻 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 望, 新井 洋由
  • 雑誌名: 内分泌・糖尿病・代謝内科 巻: 36 ページ: 479-484
• [学会発表] 細胞内ビタミンE輸送におけるPIP2脂肪酸鎖の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 第25回ビタミンE研究会
  • 発表場所: 米子
  • 年月日: 2014-01-24 – 2014-01-25
• [学会発表] Mitochondria-type GPAT is required for mitochondrial fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Ohba, Takeshi Sakuragi, Asuka Inoue, Naotada Ishihara, Eriko Kage-Nakadai, Junken Aoki, Shohei Mitani and Hiroyuki Arai
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [学会発表] ホスファチジルセリンを認識するPHドメインの同定とその機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田口 友彦, 内田 安則, 新井 洋由
  • 学会等名: 第35回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-11-21
• [学会発表] Mitochondria-type GPAT is required for mitochondrial fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Ohba, Takao Inoue, Takeshi Sakuragi, Naoko H. Tomioka, Asuka Inoue, Naotada Ishihara, Eriko Kage-Nakadai, Junken Aoki, Shohei Mitani and Hiroyuki Arai
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria
  • 発表場所: Okinawa
  • 年月日: 2013-10-28 – 2013-11-01
• [学会発表] PI3P-phosphatase MTMR6によるマクロピノサイトーシスの制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺坂 慎平，前川 大志，田口 友彦，新井 洋由
  • 学会等名: 細胞内ロジスティクス・シンポジウム
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 2013-09-17 – 2013-09-18
• [学会発表] SMAP2はリサイクリングエンドソームからゴルジ体への物質輸送を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 松平 竜之, 田邊 賢司, 渡邊 利雄, 田口 友彦, 新井 洋由
  • 学会等名: 細胞内ロジスティクス・シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-14
• [学会発表] ビタミンEの肝細胞内輸送機構と先天性欠乏症 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 望，新井 洋由
  • 学会等名: フォーラム2013 衛生薬学・環境トキシコロジー
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] PI3P-phosphatase MTMR6によるマクロピノサイトーシスの制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺坂 慎平，前川 大志，田口 友彦，新井 洋由
  • 学会等名: フォーラム2013 衛生薬学・環境トキシコロジー
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-14
• [学会発表] 膜脂肪酸飽和化と異常タンパク質蓄積による小胞体ストレス応答の違い (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村 将吾，北井 祐人，有山 博之，河野 望，新井 洋由
  • 学会等名: フォーラム2013 衛生薬学・環境トキシコロジー
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-09-13 – 2013-09-14
• [学会発表] 脂質結合蛋白質による細胞内脂質輸送おけるPIPsの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 新井 洋由, 河野 望
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 生体膜脂肪酸組成変化に対する応答機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 有山 博之, 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [学会発表] 膜脂肪酸飽和化と異常タンパク質蓄積による小胞体ストレス応答の違い (2013)
  • 著者名/発表者名: 北井祐人, 有山博之, 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [学会発表] 小胞体ストレス応答タンパク質IRE-1を介した飽和脂肪酸代謝制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] ホスファチジルイノシトール特異的アラキドン酸導入酵素LPIAT1の結合分子の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山守 なつみ, 平田 祐介, 河野 望, 井上 貴雄, 新井 洋由
  • 学会等名: 第86回 日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-13
• [学会発表] dentification of 17,18-diHEPE as a novel EPA-derived anti-inflammatory lipid mediator (2013)
  • 著者名/発表者名: 2.Yosuke Isobe, Makoto Arita, Shinnosuke Matsueda, Hiroki Nakanishi, Ryo Taguchi, Daisuke Urabe, Masayuki Inoue, Hiroyuki Arai
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conference: Lysophospholipid and Other Related Mediators - From Bench to Clinic
  • 発表場所: Niseko
  • 年月日: 2013-08-04 – 2013-08-09
• [学会発表] A new role for glycerol-3-phosphate acyltransferase in mitochondrial fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Arai
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Waterville Valley, NH, USA
  • 年月日: 2013-07-21 – 2013-07-26
  • 招待講演
• [学会発表] Role of a-TTP-PIPs Interaction in intracellular vitamin E transport (2013)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Kono, Umeharu Ohto, Yoshinori Satow and Hiroyuki Arai
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Waterville Valley, NH, USA
  • 年月日: 2013-07-21 – 2013-07-26
• [学会発表] The role of type II PAF acetylhydrolase in IgE-mediated mast cell activation (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Shimanaka, Nozomu Kono, Yoshitaka Taketomi, Kojiro Mukai, Makoto Murakami, Hiroyuki Arai
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: Waterville Valley, NH, USA
  • 年月日: 2013-07-21 – 2013-07-26
• [学会発表] Mitochondria-type GPAT is required for mitochondrial fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohsuke Ohba, Takao Inoue, Takeshi Sakuragi, Naoko H.Tomioka, Asuka Inoue, Naotada Ishihara, Junken Aoki, Eriko Kage-Nakadai, Shohei Mitani and Hiroyuki Arai
  • 学会等名: 19th International C. elegans Meeting
  • 発表場所: Los Angeles, USA
  • 年月日: 2013-06-26 – 2013-06-30
• [学会発表] 膜脂肪酸飽和化と異常タンパク質蓄積による小胞体ストレス応答の違い (2013)
  • 著者名/発表者名: 北井祐人, 有山博之, 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 平成25年度 日本生化学会関東支部例会
  • 発表場所: 山梨
  • 年月日: 2013-06-15 – 2013-06-15
• [学会発表] 膜脂肪酸飽和化と異常タンパク質蓄積による小胞体ストレス応答の違い (2013)
  • 著者名/発表者名: 北井祐人, 有山博之, 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 第13回東京大学生命化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-08 – 2013-06-08
• [学会発表] ホスファチジルイノシトール特異的アラキドン酸導入酵素LPIAT1の結合分子の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山守 なつみ, 平田 祐介, 河野 望, 井上 貴雄, 新井 洋由
  • 学会等名: 第13回東京大学生命化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-08 – 2013-06-08
• [学会発表] evectin-2 PH domainを用いたホスファチジルセリン特異的なタンパク質プローブの開発と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松平 竜之, 内田 安則, 田口 友彦, 新井 洋由
  • 学会等名: 第13回東京大学生命化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-08 – 2013-06-08
• [学会発表] Intracellular lysophosphatidic acid regulates mitochondrial dynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: 大場 陽介, 井上 貴雄, 櫻木 健司, 原 直子, 井上 飛鳥, 石原 直忠, 中臺 枝里子, 青木 淳賢, 三谷 昌平, 新井 洋由
  • 学会等名: 第13回東京大学生命化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-08 – 2013-06-08
• [学会発表] 膜脂肪酸飽和化と異常タンパク質蓄積による小胞体ストレス応答の違い (2013)
  • 著者名/発表者名: 北井 祐人, 有山 博之, 河野 望, 新井 洋由
  • 学会等名: 第55回 日本脂質生化学会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2013-06-06 – 2013-06-07
• [学会発表] α-TTPによる肝細胞内ビタミンE輸送におけるPIPsの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 望, 大戸 梅治, 佐藤 能雅, 新井 洋由
  • 学会等名: 第55回 日本脂質生化学会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2013-06-06 – 2013-06-07
• [学会発表] PI(3)P phosphataseによるマクロピノサイトーシスの制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前川 大志, 田口 友彦, 新井 洋由
  • 学会等名: 第55回 日本脂質生化学会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2013-06-06 – 2013-06-07
• [学会発表] ホスファチジルイノシトール特異的アラキドン酸導入酵素LPIAT1の結合分子の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山守 なつみ, 平田 祐介, 河野 望, 井上 貴雄, 新井 洋由
  • 学会等名: 第55回 日本脂質生化学会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2013-06-06 – 2013-06-07
• [学会発表] エイコサペンタエン酸の抗炎症作用についての包括的メタボローム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 磯部 洋輔, 久保田 唯史, 岩本 涼, 有田 誠, 新井 洋由
  • 学会等名: 第55回 日本脂質生化学会
  • 発表場所: 松島
  • 年月日: 2013-06-06 – 2013-06-07
• [学会発表] α-TTPを介した肝細胞内ビタミンE輸送におけるPIPsの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 望, 大戸 梅治, 佐藤 能雅, 新井 洋由
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第65回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-05-17 – 2013-05-18
• [学会発表] エイコサペンタエン酸由来の抗炎症性代謝物Resolvin E3の新規同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 磯部 洋輔, 有田 誠, 中西 広樹, 田口 良, 占部 大介, 井上 将行, 新井 洋由
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第65回大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-05-17 – 2013-05-18
• [備考] 東京大学大学院薬学系研究科衛生化学
  • URL: https://sites.google.com/site/eiseikagaku/