ホスホイノシチド（4,5）によるTrpv1イオンチャネルの調節 - 二球性：膜非対称性の役割

膜の非対称性は、サイトゾルに作用する2番目のメッセンジャーを生成し、膜タンパク質と膜脂質の人身売買に不可欠ですが、膜タンパク質機能の調節における非対称性の役割は不明のままです。ここでは、シグナル伝達脂質ホスホイノシチド4,5-ビスリン酸（PI（4,5）P2）が、それが存在する細胞膜の葉の葉書に応じてTrpv1イオンチャネルの機能に反対の効果があることを示しています。PI（4,5）P2が膜の両方のリーフレットにあるときのカプサイシン活性化電流の阻害は、細胞外葉のPI（4,5）P2のはるかに高い濃度のPI（4,5）P2が阻害に必要でした。膜の濃度を報告する合成PI（4,5）P2を使用したパッチクランプ蛍光測定は、PI（4,5）P2が観察されるために細胞外葉に組み込まれなければならないことを示しています。PI（4,5）P2の非対称性依存効果は、PI（4,5）P2がTRPV1の活性化因子または阻害剤であるかどうかについての長年の論争を解決する可能性があります。また、我々の結果は、膜の非対称性の重要性と、合成二重層に再構成された膜タンパク質を研究する際にその影響を考慮する必要性を強調しています。

Membrane asymmetry is essential for generating second messengers that act in the cytosol and for trafficking of membrane proteins and membrane lipids, but the role of asymmetry in regulating membrane protein function remains unclear. Here we show that the signaling lipid phosphoinositide 4,5-bisphosphate (PI(4,5)P2) has opposite effects on the function of TRPV1 ion channels depending on which leaflet of the cell membrane it resides in. We observed potentiation of capsaicin-activated TRPV1 currents by PI(4,5)P2 in the intracellular leaflet of the plasma membrane but inhibition of capsaicin-activated currents when PI(4,5)P2 was in both leaflets of the membrane, although much higher concentrations of PI(4,5)P2 in the extracellular leaflet were required for inhibition compared with the concentrations of PI(4,5)P2 in the intracellular leaflet that produced activation. Patch clamp fluorometry using a synthetic PI(4,5)P2 whose fluorescence reports its concentration in the membrane indicates that PI(4,5)P2 must incorporate into the extracellular leaflet for its inhibitory effects to be observed. The asymmetry-dependent effect of PI(4,5)P2 may resolve the long standing controversy about whether PI(4,5)P2 is an activator or inhibitor of TRPV1. Our results also underscore the importance of membrane asymmetry and the need to consider its influence when studying membrane proteins reconstituted into synthetic bilayers.