場所がすべてですか？

コレステロールは細胞膜の必須の構造成分であり、細胞プロセスの調節因子としても機能します。

研究者らは、コレステロールがイオンチャネルやGタンパク質共役受容体などの細胞膜内在性タンパク質の構造と機能を調節していることを長い間知っていた。 原形質膜の内側の小葉にあるコレステロールが、シグナル伝達タンパク質に結合することによって細胞シグナル伝達を調節しているという証拠も示されています。 しかし、コレステロールレベルを部位特異的に制御できる技術は存在しません。

最近の研究では、脂質研究ジャーナル , イリノイ大学シカゴ校のWonhwa Cho氏と彼のチームは、コレステロール値を正確に制御する技術を開発した。 Cho 氏は、この新しい方法がコレステロール関連疾患の治療改善に役立つ生物医学研究に役立つと信じています。

「何年も前、私たちは原形質膜の内側の小葉にあるコレステロールが細胞プロセスを活性化し、細胞の過剰増殖を引き起こす可能性があることを発見し、発表しました」とチョー教授は語った。 「細胞内のコレステロールの部位特異的作用を報告した研究者もいます。 したがって、コレステロールの部位特異的な機能を明確に解明するのに役立つツールが必要でした。」

研究者は、化学的抽出やメチル-ベータ-シクロデキストリンによるコレステロールの濃縮、スタチンによる新しい細胞コレステロール生合成の阻害などの標準的な方法を使用できますが、これらの技術はコレステロールの時空間的な枯渇を可能にせず、細胞に対して有毒である可能性があります。

Cho の方法は、誘導性タンパク質二量体化システムと、2 段階のプロセスでコレステロールの分解を触媒する酵素である Streptomyces 種のコレステロール オキシダーゼのコレステロール枯渇能力を利用しています。 まず、膜に結合する必要があります。 次に、コレステロールはコレステ-4-エン-3-オン、つまりコレステノンに変換されます。

研究者らは、WVRと呼ばれるコレステロールオキシダーゼの変異体を合理的に設計した。この変異体は、コレステロールオキシダーゼの触媒機能に大きな変化はなく、膜結合が損なわれていることが示された。 Cho氏のチームは、WVR変異体を用いて、時空間的に誘導可能なコレステロール枯渇剤としてコレステロールオキシダーゼを人為的に細胞膜に標的化するシステムを設計した。

研究者は、細胞機能におけるタンパク質間相互作用の役割を理解するために、外部刺激に応答したタンパク質二量体の形成をよく利用します。 FRB-FKBP二量体化システムは、抗真菌抗生物質であるラパマイシンを使用します。ラパマイシンは、FK506結合タンパク質と、それぞれFKBPおよびFRBとして知られるラパマイシンの哺乳類標的のFKBP-ラパマイシン結合ドメインに同時に結合し、ヘテロ二量体形成をもたらします。 目的のタンパク質を FKBP または FRB に融合させることができ、ラパマイシンまたはラパログなどの類似体を添加することで二量体化を誘導できます。

Cho氏のチームは、変異型コレステロールオキシダーゼをFKBPに結合させた。 彼らは、タンパク質を細胞膜に標的化する短いペプチド配列 Lyn を使用して、FRB ドメインを膜にドッキングしました。 彼らは、ラパログを添加することでコレステロールオキシダーゼの部位特異的標的化を達成し、これによりFKBP-FRBの二量体化と変異型コレステロールオキシダーゼの細胞膜への移行が誘導された。 コレステロールの部位特異的枯渇により、Cho のチームは細胞膜​​およびリソソームのサイトゾル小葉におけるコレステロールのさまざまな機能を明確に決定することができました。

「コレステロールは、乳がんや結腸直腸がんを含むさまざまながんと関連している」とチョ氏は語った。 「私たちの新しいツールは、細胞のコレステロールレベルと発がん性の細胞プロセスの間のメカニズムの関係を解明する上で非常に価値があります。 これはひいては、コレステロールを介した発癌細胞プロセスを調節する新しい抗がん剤の開発に役立つでしょう。」

会員になると、印刷版を毎月、デジタル版を毎週受け取ることができます。

Aswathy N. Rai は、ミシシッピ州立大学の生化学、分子生物学、昆虫学、植物病理学の学部の臨床助教授兼学部コーディネーターです。