細胞リン脂質合成の主要部位と脂肪酸と脂質ヘッドグループの特異性の分子決定因子

ホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンは、それぞれリン脂質腫瘤の〜50および25％を含む真核細胞の2つの主要なリン脂質です。ホスファチジルコリンは、本質的にすべての哺乳類細胞のCDPコリン経路を通してほぼ独占的に合成されます。ホスファチジルエタノールアミンは、CDP-エタノールアミン経路またはホスファチジルセリンの脱炭酸のいずれかを介して合成され、各経路の寄与は細胞型に依存しています。2つのヒト遺伝子、CEPT1とCPT1は、CDPアルコール経路を介してホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンを直接合成する活動の完全な賛辞のコードをコードします。CEPT1は、Cdp-チョリンまたはCdp-エタノールアミンのいずれかのホスホ塩基をジアシルグリセロールに伝達して、ホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンの両方を合成しますが、CPT1はホスファチジルコリンのみを合成します。免疫蛍光を通じて、ブレフェルディンA治療はCPT1を再局在化させますが、CEPT1ではなく、CPT1がゴルジ体に見られることを示します。さまざまな小胞体、ゴルジ、および核マーカーを用いた共免疫蛍光と細胞内分画実験の組み合わせにより、CPT1がゴルジ体で発見されたことが確認され、CEPT1は小胞体および核膜の両方で発見されました。ホスファチジルコリン合成の速度制限ステップは、ほとんどの細胞型の核に見られる、両性CTP：ホスホコリン細胞酸化鉛トランスフェラーゼアルファによって触媒されます。CTP：ホスホコリンサイトジドイリルトランスフェラーゼアルファはすぐに上流のコリンホスホスホランフェーゼを発見し、CDP-コリン経路の活性化因子に応答して、可溶性核位置から核膜に移行します。したがって、CTP：ホスホコリンサイトジドイリルトランスフェラーゼアルファが核位置CEPT1に産生すCDPコリンの基質チャネルは、CDP-コリン経路のアップレギュレーションがde novoホスファチジルコリン生合成を増加させるメカニズムです。さらに、リン脂質ヘッドグループまたは脂肪アシル組成のいずれかを直接変化させる構造要件として、特定のアミノ酸残基の割り当てを可能にする一連のCEPT1部位指向変異体が生成されました。この触媒モチーフ内のグリシン156は、CEPT1のデュアルCDPアルコール特異性の原因であると特定されましたが、ヘリックス214-228内の変異により、触媒部位を取り囲む膜貫通ヘリックスの方向を明確に配置することができました。

Phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine are the two main phospholipids in eukaryotic cells comprising ~50 and 25% of phospholipid mass, respectively. Phosphatidylcholine is synthesized almost exclusively through the CDP-choline pathway in essentially all mammalian cells. Phosphatidylethanolamine is synthesized through either the CDP-ethanolamine pathway or by the decarboxylation of phosphatidylserine, with the contribution of each pathway being cell type dependent. Two human genes, CEPT1 and CPT1, code for the total compliment of activities that directly synthesize phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine through the CDP-alcohol pathways. CEPT1 transfers a phosphobase from either CDP-choline or CDP-ethanolamine to diacylglycerol to synthesize both phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine, whereas CPT1 synthesizes phosphatidylcholine exclusively. We show through immunofluorescence that brefeldin A treatment relocalizes CPT1, but not CEPT1, implying CPT1 is found in the Golgi. A combination of coimmunofluorescence and subcellular fractionation experiments with various endoplasmic reticulum, Golgi, and nuclear markers confirmed that CPT1 was found in the Golgi and CEPT1 was found in both the endoplasmic reticulum and nuclear membranes. The rate-limiting step for phosphatidylcholine synthesis is catalyzed by the amphitropic CTP:phosphocholine cytidylyltransferase alpha, which is found in the nucleus in most cell types. CTP:phosphocholine cytidylyltransferase alpha is found immediately upstream cholinephosphotransferase, and it translocates from a soluble nuclear location to the nuclear membrane in response to activators of the CDP-choline pathway. Thus, substrate channeling of the CDP-choline produced by CTP:phosphocholine cytidylyltransferase alpha to nuclear located CEPT1 is the mechanism by which upregulation of the CDP-choline pathway increases de novo phosphatidylcholine biosynthesis. In addition, a series of CEPT1 site-directed mutants was generated that allowed for the assignment of specific amino acid residues as structural requirements that directly alter either phospholipid head group or fatty acyl composition. This pinpointed glycine 156 within the catalytic motif as being responsible for the dual CDP-alcohol specificity of CEPT1, whereas mutations within helix 214-228 allowed for the orientation of transmembrane helices surrounding the catalytic site to be definitively positioned.