Physiological roles of lipid asymmetry in biological membranes mediated by lipid flippases

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03209
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Shin Hye-Won 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (10345598)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生体膜 / 脂質二重層 / P4-ATPase / フリッパーゼ / メンブレントラフィック

Outline of Final Research Achievements

We investigated the role of ATP9A and ATP9B, P4-ATPases localized in the Golgi apparatus and endosomes, in the protein secretory pathway. We demonstrated that ATP9A and ATP9B redundantly play a critical role in the transport VSVG from the Golgi to the plasma membrane. We further discovered that the flippase activities of ATP9A and ATP9B are required for the VSVG transport pathway. Notably, we found that ATP9A and ATP9B can form a homo- or hetero-complexes. In addition, our findings suggest that the Golgi localization of ATP9A is partially attributed to the interaction with ATP9B.The involvement of complex formation in their enzymatic activities and the contribution of flippase activity in the formation of transport carriers from the Golgi complex remain to be determined.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酵母のすべてのP4-ATPaseがメンブレントラフィックに関与することが報告されているが、ヒトの14種類のP4-ATPaseとメンブレントラフィックの関連はよくわかっていなかった。本研究では、特定のP4-ATPaseのフリップ活性がタンパク質の分泌経路に機能することを明らかにし、その分子メカニズムの一部を示唆示唆した。また、生体膜の生合成や伸長が必要なオートファゴソーム形成においても特定のP4-ATPaseのフリップ活性が必要であることを示した。本研究により、生体膜の非対称性の調節・維持のみならず様々な膜ダイナミックスが必要な細胞機能において脂質のフリップ活性が寄与することが明らかになった。