WNTシグナル伝達タンパク質を修飾するO-アシルトランスフェーゼであるPORCNの膜トポロジーの測定

Wnt勾配は、増殖、仕様、分化、生存などの異なる細胞応答を用量依存的に誘発します。小胞体に存在する膜結合O-アシルトランスフェラーゼ（MBOAT）であるヤマアラシ（PORCN）は、WNTタンパク質に単層パルミチン酸パルミチン酸の添加を触媒し、WNT勾配形成とシグナル伝達に必要です。ヒトでは、PORCN変異は、中皮組織および内胚葉組織の欠陥を特徴とするX連鎖ドミナント症候群である局所真皮形成症（FDH）の因果関係です。Porcnは、がん治療薬の新たな標的でもあります。この酵素の重要性にもかかわらず、その構造はよく理解されていません。最近、細菌のMBOATファミリーメンバーであるDLTBの結晶構造が解決されました。このレポートでは、実験データと相同性モデリングをDLTBに使用して、PORCNの膜トポロジーを決定します。私たちの研究は、PORCNには11の膜ドメインがあり、9つの膜貫通ドメインと2つのリエントラントドメインを含むことが明らかになりました。N末端はルーメンに向けられ、C末端はサイトゾルに向けられています。DLTBと同様に、PORCNには、複数の膜に及ぶヘリックスによってカプセル化される漏斗状の構造があります。PORCNトポロジのこの新しいモデルにより、生物活性（およびFDHに関係する）に重要な残基をその3次元構造にマッピングできます。

Wnt gradients elicit distinct cellular responses, such as proliferation, specification, differentiation and survival in a dose-dependent manner. Porcupine (PORCN), a membrane-bound O-acyl transferase (MBOAT) that resides in the endoplasmic reticulum, catalyses the addition of monounsaturated palmitate to Wnt proteins and is required for Wnt gradient formation and signalling. In humans, PORCN mutations are causal for focal dermal hypoplasia (FDH), an X-linked dominant syndrome characterized by defects in mesodermal and endodermal tissues. PORCN is also an emerging target for cancer therapeutics. Despite the importance of this enzyme, its structure remains poorly understood. Recently, the crystal structure of DltB, an MBOAT family member from bacteria, was solved. In this report, we use experimental data along with homology modelling to DltB to determine the membrane topology of PORCN. Our studies reveal that PORCN has 11 membrane domains, comprising nine transmembrane spanning domains and two reentrant domains. The N-terminus is oriented towards the lumen while the C-terminus is oriented towards the cytosol. Like DltB, PORCN has a funnel-like structure that is encapsulated by multiple membrane-spanning helices. This new model for PORCN topology allows us to map residues that are important for biological activity (and implicated in FDH) onto its three-dimensional structure.