今日の話題
2 化学と生物 Vol. 52, No. 1, 2014
コレステロール ， スフィンゴミエリン ， ホスファチジルイノシトール 4 モノリン酸代謝の交差点
オキシステロール結合タンパク質 （ OSBP ） を介した調節機構
細胞質膜上には脂質ラフトと呼ばれる領域が存在し，
その脂質構成が変化すると，さまざまな膜タンパク質の 活性が変化することが知られている（1）．脂質ラフトの主 要な構成成分の一つである非エステル体コレステロール は，エネルギー貯蔵に用いられるエステル体コレステ ロールと異なり疎水性が高く，単独では膜に維持されに くい．そのため，脂質ラフトにおいては，コレステロー ルが親和性の高いスフィンゴミエリン （SM） とともに 一定の存在比率で保持されることが重要とされている．
一方，細胞質膜上のSMが欠乏すると，細胞質膜から非 エステル体コレステロールが遊離して小胞体へ輸送さ れ，そこでエステル化を受けるが，この輸送経路はまだ はっきりしていない（2）．
それでは脂質ラフトのコレステロール／SM存在比の 恒常性は，どのように保たれているのであろうか．1980 年代末に，初の酸化コレステロール（オキシステロー ル）およびコレステロールの細胞内レセプターとして発 見されたオキシステロール結合タンパク質 （OSBP） が 1990年代末に，2つの脂質の代謝をつなぐキー因子とし ての役割を果たしていることが示された（3） （以下ステ ロールとは，オキシステロールとコレステロールの両方 を指す）．OSBPは，リガンドであるステロールをステ ロール結合ドメイン （SBD） によって検知・結合し，ゴ ルジ体へ輸送小胞 （transport vesicle） 非依存的に輸送 する脂質結合タンパク質である．OSBPのゴルジ体移行 に は，小 胞 体 膜 タ ン パ ク 質 Vesicle-associated mem- brane protein-associated protein （VAP） と 結 合 す る
FFATモチーフ，およびゴルジ体のホスファチジルイ ノシトール4モノリン酸 （PI-4P） と結合する Pleckstrin homology domain （PHD） の両方が必要であることか ら，小胞体膜とゴルジ体膜間にOSBPのリガンド結合依 存的にメンブレンコンタクトサイト （MCS） が形成され るという仮説が支持されている（図1（A）, （B））．本稿 では，最近明らかになったOSBPによるSM生合成の調 節の仕組みと，それに必須なリン酸化によるOSBPの細 胞内局在の制御機構について紹介する．
SMの生合成は，前駆体であるセラミドがセラミド輸 送タンパク質 （CERT） によって，小胞体からゴルジ体 のSM合成酵素 1 （SMS1） のもとへと transport vesicle 非依存的に輸送されて開始する（図2）．定常状態にお けるSMの生合成はOSBPに依存しないことが知られて いるが，コレステロールに対してSMが不足した状態に 陥ると，定常状態において主に細胞質に分布するOSBP のゴルジ体移行が強く促進され，その結果SMの生合成 が2 〜3倍亢進する現象が見られる．これは，リガンド であるコレステロールを結合したOSBP が移行するこ とでゴルジ体膜上にコレステロールリッチな領域が形成 され，そこへCERTのゴルジ体局在化に必要なPI-4Pを 生合成する PI-4 kinase （PI4K） がリクルートされて活 性化し，セラミド輸送が促進されるためであると考えら れる（4, 5） （図2）．こうした一連の反応において，OSBP のステロール結合活性と細胞内局在はどのように制御さ れているのだろうか．
OSBPの細胞内局在変化に伴って複数のリン酸化サイ
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トにおけるリン酸化状態が変化することから，OSBPの 細胞内局在とそれに深くかかわるステロール結合活性の リン酸化による制御機構が示唆されていたものの（3）， Protein kinase D （PKD） によってリン酸化を受ける PKDサイトが同定された報告があるのみで，そのほか のリン酸化サイトやOSBPのリン酸化自体の生理的意義 は不明であった．しかし最近，図1（A） に示したサイト
1および2のリン酸化について，その役割の一端が明ら かにされた．リン酸化変異体の解析から，サイト1の最 上流に位置するセリン残基のリン酸化がトリガーとな り，その下流のセリン／スレオニンクラスターのリン酸 化カスケードが活性化され，最終的にSBDにおけるス テロールの結合が促進されることが示された（6）．また，
2重リン酸化変異体の解析から，サイト1と2のリン酸 化状態の組み合わせでVAPとの結合親和性が決まるこ とがわかった．すなわちサイト1が脱リン酸化，そして サイト2がリン酸化状態になるとOSBPのVAP結合親 和性は6 〜7倍にも上昇したのである（6）．さらに，電子 顕微鏡観察により，OSBPとVAPの高親和性複合体に よって小胞体膜の異常な凝集が引き起こされていること も明らかになった（6）．これらのことから，リン酸化状態 の組み合わせにより，OSBPのステロール結合依存的ゴ 小胞体
VAP
OSBP
ゴルジ体
PHD SBD
FFAT
PI-4P コレステロール
リン酸化サイト１ リン酸化サイト２
PKDサイト
小胞体 VAP
ゴルジ体
PHD SBD
FFAT (A)
(B)
図1■OSBPの構造とセリン／スレオニンリン酸化サイト
（A） OSBPはゴルジ体のPI-4Pと結合するPHD，小胞体のVAPと 結合するFFATモチーフ，そしてリガンドであるステロールおよ びPI-4Pと結合するSBDからなる構造をもつ．本稿で触れた3つ のリン酸化サイトの位置を示す．（B） ステロールを結合した OSBPは，小胞体膜およびゴルジ体膜間に形成するMCSを経てゴ ルジ体へ移行すると考えられている．
エンドソーム
ゴルジ体
小胞体 細胞膜
OSBP 脂質ラフト
SMS1
Sac1
CERT PI4K
コレステロール グルコシルセラミド スフィンゴ糖脂質 ラクトシルセラミド
セラミド SM
PI-4P PI
図2■OSBPによるステロール依存的なSM生合成の促進 OSBPはコレステロール依存的にCERTによるセラミドのゴルジ 体輸送を促進する．小胞体からゴルジ体へ到達したセラミドは，
SMS1の活性でSMに変換され，グルコシルセラミド，ラクトシル セラミドを経て合成されるスフィンゴ糖脂質やコレステロールと ともにエンドソームによって細胞質膜へと輸送され，脂質ラフト を形成する．
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ルジ体移行に必要な小胞体・ゴルジ体MCSの形成が制 御されていると考えられる．
OSBPがステロール依存的に代謝を制御するのはSM だけではない．OSBPのゴルジ体局在化に伴って，定常 状態で主にゴルジ体に局在化するPI-4Pがポストトラン スゴルジ領域へと分布が変化する現象が見いだされ た（7）．小胞体およびゴルジ体においてPI-4Pプールを制 御するPI-4Pホスファターゼ （Sac1） もオキシステロー ル刺激に応答してゴルジ体へ移行することから，PI-4P の分布変化にはOSBPとSac1が恊働的に作用している 可能性があるが，詳細な分子機構は未知である．PI-4P がゴルジ体局在に必要なPHDのみならず，SBDへステ ロール競合的に結合する第2のOSBPリガンドとして同 定されたこと，また 研究で，酵母のOSBPホモ ログがPI-4Pを結合しSac1へ提示することが示されたこ とを考え合わせると，OSBPとPI-4P は小胞体，ゴルジ 体，細胞質膜にわたる広範囲の脂質代謝・輸送において 相互に制御し合うエフェクター同士と言えよう（6, 8）．
コレステロール，SM，およびPI-4Pの代謝は小胞体 およびゴルジ体を介してクロストークしており，OSBP はその交差点に位置する分子と捉えられる．この交差点 とは，OSBPがステロール依存的に形成する小胞体膜と ゴルジ体膜のMCSであると考えられる（3）．そして，こ のプラットフォームを介してCERTやSac1といった
SM生合成・PI-4P代謝のキー分子の局在が制御されて いると予想される．今後，さらなる研究によってこの仮 説が立証されることが期待される．
1） A. Goto & N. D. Ridgway :“Golgi apparatus : structure, functions and Mechanisms,” Nova Publishers, 2011, pp.
43‒89.
2） J. P. Slotte & E. L. Bierman : , 250, 653 （1988）.
3） N. D. Ridgway : , 51, 159 （2010）.
4） R. J. Perry & N. D. Ridgway : , 17, 2604
（2006）.
5） S. Banerji, M. Ngo, C. F. Lane, C. A. Robinson, S. Mi- nogue & N. D. Ridgway : , 21, 4141 （2010）.
6） A. Goto, X. Liu, C. A. Robinson & N. D. Ridgway : , 23, 3624 （2012）.
7） A. Goto, X. Liu & N. D. Ridgway :“2012 ASBMB, Fron- tiers in lipid biology,” p. 2354.
8） C. J. Stefan, A. G. Manford, D. Baird, J. Yamada-Hanff, Y.
Mao & S. D. Emr : , 144, 389 （2011）.
（後藤麻子，Dalhousie University）
プロフィル
後藤 麻子（Asako GOTO）
＜略歴＞2007年東京大学大学院農学生命 科学研究科博士課程修了／同年東京医療 センター／2009年ダルハウジー大学（カ ナダ）／2013年国立長寿医療研究センター
＜研究テーマと抱負＞次世代の応用研究に 繋がる基礎研究に貢献したい＜趣味＞旅 行，美味しいものを食べること
