ミトコンドリア外膜の脂質組成に依存したVDAC活性の制御 (Journal of Biological Chemistry 2006年9月21日号掲載論文)

結論から言うと、ミトコンドリア外膜に存在するVDACが、ミトコンドリア外膜の脂質の組成によって、異なる局在、及び開閉の活性を持つことを示した論文。

 

本日は「Voltage Gating of VDAC Is Regulated by Nonlamellar Lipids of Mitochondrial Membranes (VDACの電位に依存する開閉は、ミトコンドリア膜の非ラメラ脂質によって調節されている)」という論文で、米国 Laboratory of Physical and Structural Biology, NICHD, NIH の Dr. Sergey M. Bezrukov のグループによる研究。(論文サイトへのlink→*1

 

 

興味を持たれた方はabstractもどうぞ。

Evidence is accumulating that lipids play important roles in permeabilization of the mitochondria outer membrane (MOM) at the early stage of apoptosis. Lamellar phosphatidylcholine (PC) and nonlamellar phosphatidylethanolamine (PE) lipids are the major membrane components of the MOM. Cardiolipin (CL), the characteristic lipid from the mitochondrial inner membrane, is another nonlamellar lipid recently shown to play a role in MOM permeabilization. We investigate the effect of these three key lipids on the gating properties of the voltage-dependent anion channel (VDAC), the major channel in MOM. We find that PE induces voltage asymmetry in VDAC current-voltage characteristics by promoting channel closure at cis negative applied potentials. Significant asymmetry is also induced by CL. The observed differences in VDAC behavior in PC and PE membranes cannot be explained by differences in the insertion orientation of VDAC in these membranes. Rather, it is clear that the two nonlamellar lipids affect VDAC gating. Using gramicidin A channels as a tool to probe bilayer mechanics, we show that VDAC channels are much more sensitive to the presence of CL than could be expected from the experiments with gramicidin channels. We suggest that this is due to the preferential insertion of VDAC into CL-rich domains. We propose that the specific lipid composition of the mitochondria outer membrane and/or of contact sites might influence MOM permeability by regulating VDAC gating.

(私訳と勝手な注釈) 

アポトーシスの初期段階で、脂質がミトコンドリアの外膜(MOM)の透過化に重要な役割を果たすという証拠が蓄積されています。ラメラホスファチジルコリン(PC)および非ラメラホスファチジルエタノールアミン(PE)脂質は、MOMの主要な膜成分です(ラメラというのは、脂質の相-水の相が何回か繰り返されているような構造のこと。脂質二重膜が重なっているイメージ)。ミトコンドリア内膜にのみ存在する特徴的な脂質であるカルジオリピン(CL)も非ラメラ脂質で、MOMの膜透過性上昇に機能を持つことが最近示されました。 MOMの主要なチャネルである電圧依存性アニオンチャネル(VDAC)のゲーティング特性に対するこれら3つの重要な脂質の影響を調査します。 PEは、[cis negative applied potentials] でチャネルの閉鎖を促進することにより、VDAC電流-電圧特性に電圧の非対称性を誘導しました。この非対称性はCLによっても誘発されます。 PCおよびPE膜で観察されたVDACの動作の違いは、これらの膜でのVDACの挿入方向の違いでは説明できませんでした。むしろ、2つの非ラメラ脂質がVDACゲーティングに影響していると考えられます。グラミシジンAチャンネルを二重層機構のプローブツールとして使用したところ、VDACチャンネルはグラミシジンチャンネルの実験から予想されるよりもCLの存在にはるかに敏感であることがわかりました。これは、VDACがCLリッチドメインに優先的に挿入されているためであることを示唆します。ミトコンドリア外膜および/または接触部位の特定の脂質組成が、VDACゲーティングを調節することによりMOM透過性に影響を与える可能性が示されました。