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N -アシルホスファチジルエタノールアミンの代謝
〔生化学 第８ ３巻 第６号，pp.４ ８ ５―４ ９ ４，２ ０ １ １〕 !!!! 特集：リン脂質代謝と脂質メディエーター研究の最新の成果 第１部 リン脂質代謝酵素 !!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 三本鎖のリン脂質 N-アシルホスファチジルエタノールアミンの 動物組織における代謝 坪 井 一 人，宇 山 徹，上 田 夏 生 N-アシル-ホスファチジルエタノールアミン（PE）は PE のアミノ基にもう１本の脂肪 酸鎖が結合した三本鎖のリン脂質であり，微量ではあるが自然界に広く分布する．アナン ダミドを初めとする種々の脂肪酸のエタノールアミド（N-アシルエタノールアミン）が多 様な生物活性を示すことからその前駆体である N-アシル PE の代謝が注目され，関与する 酵素の研究が活発に展開されている．動物組織での生合成経路はグリセロリン脂質の sn１位の脂肪酸鎖を PE に転移させる N-アシル化反応であり，N-アシルトランスフェラーゼ が触媒する．一方，N-アシル PE から N-アシルエタノールアミンを一段階で遊離させる反 応には特殊なホスホリパーゼ D 型酵素が関与する．最近の研究により複数の加水分解酵 素が関与する多段階経路の存在も明らかになった． １． は じ め に 鎖がアミド結合でつながった「N-アシル化グリセロリン脂 １， ２） 質」である（図１） ．そのうち N-アシル PE は１ ９ ６ ５年に ホスファチジルコリン（PC） ，ホスファチジルエタノー 小麦粉から最初に単離され３），後に種々の動物組織でも見 ルアミン（PE） ，ホスファチジルセリン（PS）など一般的 出されたが１），イヌの心筋梗塞部位で多量に蓄積すること なグリセロリン脂質はグリセロール骨格の sn-１位と sn-２ が特に注目された４）．sn-１位と sn-２位にそれぞれ脂肪酸鎖 位に各１本，計２本の脂肪酸鎖を有し，生体膜の主要構成 を有するジアシル型に加えて sn-１位にアルケニル鎖また 成分である．細菌やミトコンドリア膜に豊富なカルジオリ はアルキル鎖を有するものも相当量存在する点は PE と同 ピンはグリセロリン脂質２分子が結合した構造をとってお 様である４）．これらの分子の総称としては「N-アシルエタ り，計４本の脂肪酸鎖を有する．一方，脂肪酸鎖を１本し ノールアミンリン脂質」が適当であるが，本稿では便宜的 か持たないリゾリン脂質では脂質メディエーター，すなわ に N-アシル PE と呼ぶことにする．N-アシル PS について ち G タンパク質共役型レセプターのリガンドとして働く もヒツジ赤血球で総リン脂質の数％を占める等，動物組織 ものが多い．ところが自然界にはこの他にも３本の脂肪酸 で検出されている５）．N-アシル PE の主要代謝物である脂 鎖を有するグリセロリン脂質が微量ではあるが普遍的に存 肪酸のエタノールアミド（N-アシルエタノールアミン）に 在する．それは PE や PS のアミノ基にもう１本の脂肪酸 ついては，１ ９ ５ ７年に N-パルミトイルエタノールアミンが 卵黄から単離されたのが最初である６）．その後 Schmid ら 香川大学医学部生体分子医学講座生化学（〒７ ６ １―０ ７ ９ ３ 香川県木田郡三木町大字池戸１ ７ ５ ０―１） Metabolism of N-acylphosphatidylethanolamine, a phospholipid molecule with three acyl chains, in animal tissues Kazuhito Tsuboi, Toru Uyama, and Natsuo Ueda（Department of Biochemistry, Kagawa University School of Medicine,１ ７ ５ ０―１Ikenobe, Miki, Kagawa７ ６ １―０ ７ ９ ３, Japan） のグループが N-アシル PE と N-アシルエタノールアミン の代謝に関する研究を精力的に進めたが１），これらの脂質 分子が生化学の領域で広く注目を集めることはなかった． 転機となったのは１ ９ ９ ０年代初頭のカンナビノイドレセ プター CB１の cDNA クローニングの成功７）とそれに引続く 同レセプターの内在性リガンドとしての N-アラキドノイ ４ ８ ６ 〔生化学 第８ ３巻 第６号 図１ PE，PS と N-アシル化グリセロリン脂質の構造 ジアシル型 PE（１， ２-diacyl-sn-glycero-３-phosphoethanolamine） ，アルケニルアシル型 PE（１-alkenyl-２acyl-sn-glycero-３-phosphoethanolamine） ，PS（１， ２-diacyl-sn-glycero-３-phosphoserine）とそれらの N-ア シル化誘導体であるジアシル型 N-アシル PE （１， ２-diacyl-sn-glycero-３-phospho（N-acyl） ethanolamine） ， アルケニルアシル型 N-アシル PE（１-alkenyl-２-acyl-sn-glycero-３-phospho（N-acyl） ethanolamine） ，N-ア シル PS（１， ２-diacyl-sn-glycero-３-phospho（N-acyl） serine）の構造式を示す． 図２ 生物作用を示す N-アシルエタノールアミン ） ルエタノールアミン（アナンダミド） の発見である８（図２ ） ． アミンには抗炎症作用や鎮痛作用が認められ１３，１４），N-オレ その結果，N-アシル PE の一つである N-アラキドノイル オイルエタノールアミンは食欲抑制作用を示すことで最近 PE もアナンダミドの前駆体として注目されるようになっ ） 注目されている１５（図２ ） ．これらの N-アシルエタノールア た ．またアナンダミドは，バニロイドレセプター TRPV１ ミンはペルオキシソーム増殖剤活性化レセプター PPARα の内在性リガンドとしても報告されている ．ところで生 のリガンドとして機能することが報じられているが１６），N- ９） １ ０） 体内に存在する N-アシルエタノールアミンで量的に多い オレオイルエタノールアミンについては GPR１ １ ９レセプ のはパルミチン酸，ステアリン酸，オレイン酸，リノール ターのリガンドとしても機能する１７）．N-アシル PE それ自 酸のエタノールアミドであり，アナンダミドが全 N-アシ 体の生物作用については生体膜の安定化作用が以前から知 ルエタノールアミンに占める割合は５％ に満たない１１）．ま られていたが１８），最近，食欲抑制作用１９）や Rac１および Cdc た，カンナビノイドレセプターの内在性リガンドとして ４ ２の阻害によるマクロファージ貪食能低下作用２０）を示すこ は，後に見出された２-アラキドノイルグリセロール（２- とが報告されている．本稿では N-アシル PE の主として動 AG）の方が，より重要な役割を果たしていることが明ら 物組織における代謝について，著者らの成果を交えて最新 かになっている１２）．その一方で N-パルミトイルエタノール の知見を紹介したい．なお，アナンダミドを初めとする N- ４ ８ ７ ２ ０ １ １年 ６月〕 アシルエタノールアミンを脂肪酸とエタノールアミンに分 鎖の分子種はアシル基供与体基質の sn-１位のアシル鎖の 解する加水分解酵素（脂肪酸アミドヒドロラーゼと N-ア 組成を反映し，結果的に N-アシルエタノールアミンの分 シルエタノールアミン水解酸性アミダーゼ）の研究も活発 子種にも影響する．アラキドン酸鎖は一般に sn-２位に多 に進められており２１，２２），特異的阻害剤の医薬品としての開 く sn-１位に少ないが，このことが総 N-アシルエタノール 発も期待されているが２３），本稿では省かせて頂く． アミンのうちでアナンダミドの占める割合が小さい理由で ２． N-アシル PE の生合成 （１） Ca２＋依存性 N-アシルトランスフェラーゼ あると考えられている．一方，アシル基受容体基質として は，ジアシル型，アルケニルアシル型（プラスマローゲン 型） ，アルキルアシル型の PE およびリゾ PE のいずれもが 心筋梗塞部位で N-アシル PE が著明に増加するとき PE 利用可能であった．著者らはラット脳から同酵素を部分精 が減少し，互いの分子種が似通っていることから，PE が 製し，Ca２＋依存性や PC の sn-１位からの選択的脂肪酸引抜 N-アシル PE の前駆体であることが示唆された４）．すなわ きを確認している２７）． ち図３に示すように PE のエタノールアミン部分のアミノ Ca２＋非依存的に同じ反応を触媒する酵素（後述）と区別 基に脂肪酸鎖が結合する N-アシル化反応が N-アシル PE するために，本酵素は Ca２＋依存性 N-アシルトランスフェ の生合成経路であると考えられた．このようなアシル基転 ラーゼとも呼ばれる．高度な精製や cDNA クローニング 移反応におけるアシル基供与体としてはアシル CoA とグ は達成されていない．N-アシル PE と N-アシルエタノール リセロリン脂質が想定されるが，以下に詳述するように， アミンは心筋梗塞部位のみならず種々の変性組織や炎症部 これまでのところ動物組織ではグリセロリン脂質を，植物 位で増加することが知られている．細胞内 Ca２＋濃度の増 組織ではアシル CoA をアシル基供与体基質とする酵素反 加により本酵素は活性化されるものと考えられているが， 応が見出されている２４）． 単離した酵素の活性化に必要な Ca２＋濃度が前述のように １ ９ ８ ０年以降，イヌの心臓や脳，ラットの脳や精巣など 比較的高いことから細胞内での活性化の分子機構には不明 N-アシル PE 含量の高い動物組織を用いて明らかにされて な点が多い．ラットにおける本酵素の活性の臓器分布が調 きたことをまとめると ，これらの組織には本反応を べられており，脳で最も高く，次いで精巣，筋肉の順で， 触媒する膜結合酵素「N-アシルトランスフェラーゼ」が発 その他の臓器では低値であった２８）．脳の部位別では脳幹で ２ ２， ２ ５， ２ ６） 現している．同酵素の可溶化には Nonidet P-４ ０のような界 最も高く，大脳皮質，線条体，小脳，海馬，延髄で中等 面活性剤を要する．酵素活性は０． １―１mM 程度の Ca２＋で著 度，嗅結節，視床，視床下部，嗅球で低値であった２８）．興 しく増加する．PC，１-アシル-リゾ PC，PE，カルジオリピ 味深いことに脳における活性は成長に伴って低下した２９，３０）． ンなど種々のグリセロリン脂質がアシル基供与体基質とな 植物における N-アシル PE の生合成については，「N-ア る一方，アシル CoA や遊離脂肪酸は利用されなかった． シル PE シンターゼ」の存在が以前から知られていたが３１）， また，グリセロリン脂質の sn-１位と sn-２位の脂肪酸鎖の 最近，同酵素の cDNA がシロイヌナズナからクローニン うち，もっぱら sn-１位の脂肪酸鎖が利用される点が特徴 グされた３２）．一次構造は２ ８ ４個のアミノ酸からなり，出芽 的であった．転移される脂肪酸鎖の分子種については明ら 酵母のリゾ PC アシルトランスフェラーゼ（Ypr１ ４ ０wp）や かな特異性が認められないので，N-アシル PE の N-アシル シロイヌナズナのリゾホスファチジン酸アシルトランス 図３ N -アシル PE の生合成経路 ４ ８ ８ 〔生化学 第８ ３巻 第６号 フェラーゼ（Slc１）のようなグリセロ脂質アシルトランス ファミリーは LRAT の活性中心を形成するアミノ酸残基 フェラーゼと相同性を示した．大腸菌で発現させた組換え を保有していることから，N-アシルトランスフェラーゼ活 体の精製標品を用いて検討したところ，アシル基供与体基 性を示す可能性が考えられた．そこで著者らは，ラット， 質は従来言われていた遊離脂肪酸ではなく，アシル CoA ヒト，マウスから HRASLS５ の cDNA を単離し，COS-７細 であることが明らかになった． 胞で組換え体を発現させたところ，予想通りの酵素活性が 検出された２７，４３）．ラット脳から部分精製した Ca２＋依存性 N- （２） HRASLS ファミリー アシルトランスフェラーゼと比較すると，mM 濃度域のジ HRAS-like suppressor（HRASLS）ファミリーは，がん原 チオスレイトールや Nonidet P-４ ０で活性化される点は共通 遺伝子 Ras の機能を負に制御する分子として単離された していたが，活性発現に Ca２＋を必要とはしない点，PC の がん抑制遺伝子群で，ヒトでは５分子（遺伝子名 HRASLS sn-１位のみならず sn-２位からもアシル基を引き抜く点， １―５）が存在する （図４A）．HRASLS ファミリーは様々 ながん細胞においてその発現が著しく低下，もしくは消失 しており，II 型がん抑制遺伝子として位置付けられてい る．HRASLS ファミリーの中で最初に見出された分子は H-rev１ ０ ７（HRASLS３）で，Hajnal らによって１ ９ ９ ４年にク ３ ５） ローニングされた ．がん原遺伝子産物 H-Ras による形質 転換に感受性が高い線維芽細胞と抵抗性を示す線維芽細胞 の間で subtraction cloning を行い， H-rev１ ０ ７が単離された． H-Ras で形質転換された線維芽細胞に H-rev１ ０ ７を発現さ せると細胞の増殖やコロニー形成能が抑制されることか ら，同分子が H-Ras の機能を負に制御することが示され た３６）．そ の 後，一 次 構 造 の 類 似 し た 分 子 と し て TIG３ ３ ７） ３ ８） （HRASLS４） ，A-C１（HRASLS１） ，HRASLS２３９）が順次見 出され，同様に H-Ras で形質転換された細胞の増殖を抑 制することが報告されている．精巣で強く発現している HRASLS５ 産物に関してはそのような報告はない．最近， TIG３と HRASLS２が Ras の下流のシグナル伝達を抑制す ることで Ras の活性を制御することが報告されたが３９），具 体的なメカニズムは明らかになっていない． HRASLS ファミリーの遺伝子産物は N 末端側からプロ リンに富んだ proline rich domain，H ボックス，NC ドメイ ンおよび疎水性アミノ酸がクラスターし，膜結合に関わる ） 疎水性ドメインから構成されている４０（図４ A） ． とりわけ， NC ド メ イ ン と H ボ ッ ク ス は 高 度 に 保 存 さ れ て い る． HRASLS ファミリーはビタミン A の体内動態を制御する レ シ チ ン・レ チ ノ ー ル・ア シ ル ト ラ ン ス フ ェ ラ ー ゼ （LRAT）とホモロジーを示し，LRAT ファミリー内のサブ ） ファミリーとして位置付けられている３４（図４ B） ．LRAT に おいて，NC ドメインに含まれるシステインと H ボックス のヒスチジンは活性中心を形成している４１，４２）．proline rich domain と疎水性ドメインについては Ras の機能制御に重 要であると報告されている３６）． LRAT は PC の sn-１位のアシル基を all-trans-レチノール に転移してレチニルエステルを生成する酵素である４１，４２）． Ca２＋依存性 N-アシルトランスフェラーゼと LRAT は，ア シル基供与体であるグリセロリン脂質の sn-１位のアシル 基を用い る 点 で 共 通 し て い る．上 述 の よ う に HRASLS 主として可溶性画分に局在する点，脳での発現レベルが相 ３ ３， ３ ４） 対的に低い点で，Ca２＋依存性酵素とは異なっていた．これ よ り HRASLS５ 産 物 を Ca２＋非 依 存 性 N-ア シ ル ト ラ ン ス フェラーゼ（iNAT）と名付けた．iNAT の NC ドメインの システインと H ボックスのヒスチジンの点変異体をそれ ぞれ作製したところ不活性であった．このことと一致し て，SH ブロッカーのヨード酢酸で濃度依存的に阻害され た．また，iNAT は Ca２＋非依存的にリン脂質から脂肪酸を 遊離させるホスホリパーゼ（PL） A１／２ 活性を併せ持ってい た． 続いて H-rev１ ０ ７，TIG３，HRASLS２についても同様に検 討を行ったところ，これらの組換えタンパク質も Ca２＋非 依存性 PLA１／２ 活性を示した４４，４５）．PLA１ 活性の方が PLA２ 活 性よりも数倍高値を示し，異なる脂肪酸鎖を有する PC や PE に対して作用した．Duncan らは H-rev１ ０ ７が PLA２ 活性 を有することを報 告 し て い る４６）．ま た，PE の 存 在 下 で HRASLS２には比較的強い N-アシルトランスフェラーゼ活 性が，H-rev１ ０ ７と TIG３には弱い同活性が検出された．さ らにこれらのタンパク質は PC のアシル基をリゾ PC に転 移するリゾ PC O-アシル化活性も保有していた．酵素活性 の発現には iNAT の場合と同様に mM オーダーのジチオス レイトールが不可欠で，ヨード酢酸で濃度依存的に阻害さ れた．H-rev１ ０ ７においても NC ドメインのシステインや H ボックスのヒスチジンの変異体は不活性であった．以上の 結果から HRASLS ファミリーメンバーの触媒する反応機 構は LRAT のそれと類似していると考えられた．すなわ ち，図５に示すように，同メンバーはアシル基供与体であ るグリセロリン脂質から脂肪酸鎖を NC ドメインのシステ イン残基に転移してアシル酵素中間体を形成し，その後， 共存するアシル基受容体基質が水，PE もしくはリゾリン 脂質であるかによって PLA１／２，N-アシルトランスフェラー ゼもしくは O-アシルトランスフェラーゼとして機能し， それぞれ遊離脂肪酸，N-アシル PE，グリセロリン脂質を 生成するものと想定された．また，proline rich domain と 疎水性ドメインをそれぞれ欠失した H-rev１ ０ ７の変異体も 酵素活性を示さなかったことから，これらのドメインは Ras の機能制御に加えて酵素活性発現にも必要であること ４ ８ ９ ２ ０ １ １年 ６月〕 図４ HRASLS ファミリーの一次構造 （A） と進化系統樹 （B） （A） proline rich domain（二重下線） ，H ボックス（下線） ，NC ドメイン（破線）および疎水性ドメイン（ボックス）を 示す．＊は活性中心を形成するヒスチジンとシステインを示す．（B） ヒト HRASLS ファミリーメンバーと LRAT の系 統樹を示す． が示唆された４４）．著者らは A-C１にも他のメンバーと同様 バーのすべてがグリセロリン脂質を基質とする酵素である の脂質代謝酵素活性を検出しているので（データ未発表） ， ことが明らかとなった． ヒトで発現している５種類 の HRASLS フ ァ ミ リ ー メ ン 上述のように HRASLS ファミリーは複数の脂質代謝酵 ４ ９ ０ 〔生化学 第８ ３巻 第６号 からホスファチジルアルコールを生成する反応）を触媒し ないことも報告された５４）．こうして本酵素は N-アシル PE 水解 PLD（NAPE-PLD）と呼ばれるようになったが，その 実体は長らく不明であった． 著者らは NAPE-PLD をラット心臓の膜画分からオクチ ルグルコシドを用いて可溶化した後に部分精製し，可溶化 後の本酵素が mM 濃度の Ca２＋，Mg２＋などの二価陽イオン やポリアミン類で２ ０―３ ０倍程度まで活性化されることを見 出した５５，５６）．さらに精製を進めて酵素タンパク質の部分ア ミノ酸配列を決定し，データベースからマウス，ラット， ヒトにおける候補遺伝子を推定することができた．そして 各 cDNA を COS-７細胞に導入して組換え酵素を発現させ たところ，いずれも強い NAPE-PLD 活性を認めた５７）． NAPE-PLD の一次構造は推定アミノ酸数３ ９ １―３ ９ ６から 図５ HRASLS ファミリーの推定反応機構 なり，分子量は４ ５―４ ６kDa である．データベースで検索す ると，ヒト，ラット，マウス以外にも，霊長類，ジャイア ントパンダ，ウマ，ウシ，ウサギにホモログが存在し，ヒ 素活性を保有していることから，生体内での N-アシル PE ト NAPE-PLD との比較においてアミノ酸の同一性は８ ９％ の生合成にどの程度関わっているかは不明であり，さらな 以上であった．一次構造より本酵素はメタロ-β-ラクタ る検討が必要である．また，同ファミリーは Ras の機能を マーゼファミリーに属する．本ファミリーには多種類の加 負に制御すると報告されているが，これに脂質代謝酵素活 水分解酵素が含まれており，ファミリー内のタンパク質間 性が関与するのか否かは現時点ではわかっていない．最 で高度に保存されたヒスチジン残基とアスパラギン酸残基 近，H-rev１ ０ ７欠損マウスが作製されたが，同マウスでは を含むモチーフを NAPE-PLD も有している４９，５７）．PLD１や 脂肪組織における脂肪滴の蓄積が著しく減少していた４７）． PLD２等の HKD／ホスファチジルトランスフェラーゼファ 高脂肪食摂取による肥満に耐性があり，同分子は脂肪組織 ミリーの PLD 型酵素とはホモロジーを示さない． で何らかの生理機能を発揮していると考えられる．今後， 著者らはさらに本酵素の組換え体を大腸菌で発現させて 細胞レベルや個体レベルでのこれらの分子の詳細な機能解 高度に精製した．精製酵素を用いた解析により，PC，PE 析が必要である． 等一般的なグリセロリン脂質とはほとんど反応せず N-ア ３． N-アシル PE から N-アシルエタノールアミンへの変換 （１） NAPE-PLD シル PE に極めて特異的であること，N-アシルリゾ PE な ど N-アシル PE の代謝物との反応性も低いこと，N-アシル PE の N-アシル鎖の分子種については炭素数が４以上であ N-ア シ ル PE の 分 解 経 路 と し て は 後 述 す る よ う に れば大差なく反応することが明らかになった４９）．すなわ PLA１／２，C，D による加水分解や，その結果生じた代謝物 ち，本酵素が生物作用の異なるアナンダミド，N-パルミト のさらなる加水分解が報告されているが，PLD により一 イルエタノールアミン，N-オレオイルエタノールアミンを 段階で N-アシル PE から N-アシルエタノールアミンを切 区別することなく生成することが示された．この結果は生 り出す反応が N-アシルエタノールアミンの主たる生合成 体試料中の N-アシル PE と N-アシルエタノールアミンに 経路と考えられてきた（図６） ．植物では PLD の β および 含まれる N-アシル鎖の分子種の存在比が類似しているこ γ イソフォームが一般的なグリセロリン脂質に加えて N-ア とと一致した．また，メタロ-β-ラクタマーゼファミリー シル PE を基質とするが ，N-アシル PE に特異的に作用 の多くのタンパク質と似て，活性発現に必須の亜鉛を含有 する酵素は見つかっていない ．市販されている放線菌 していた． ４ ８） ３ １） Streptomyces chromofuscus の PLD も PE と同程度に N-パル NAPE-PLD の体内分布については発現レベルの違いは ミトイル PE を加水分解する ．一方，動物組織での解析 あっても多くの臓器に広く分布していた５６，５７）．脳では動物 は１ ９ ８ １年の報告に始まり ，ラットの心臓・脳やイヌの 種に係わらず相対的に高い発現レベルが認められたが，本 脳由来の粗酵素標品等を用いた結果から N-アシル PE を特 酵素の精製に用いた心臓での発現レベルは動物種により大 異的に水解する新規 PLD が膜画分に存在することが示さ きく異なっていた５８）．ラットの脳内での局在を検討したと れ５１∼５４），既 知 の PLD に 特 徴 的 な ト ラ ン ス ホ ス フ ァ チ ジ ころ，視床で最も高値を示したがその他のすべての部位で レーション（一級アルコールの存在下でグリセロリン脂質 も発現していた５９）．マウス脳の組織化学的観察においても ４ ９） ５ ０） ４ ９ １ ２ ０ １ １年 ６月〕 図６ N-アシル PE から N-アシルエタノールアミンへの変換経路 広範な発現が確認されたが，海馬歯状回の顆粒細胞層での LPS が NAPE-PLD 遺伝子のプロモーター領域に結合して 発現が際立っていた ．また軸索での強い発現は，CB１カ いるヒストンの脱アセチル化を促進することによって ンナビノイドレセプターを介してシナプスの逆行性シグナ NAPE-PLD の発現レベルを抑制することが示された６３）．併 ６ ０） ルとして作用する２-AG がシナプス後細胞で生成するのと せて Sp１が定常時の転写調節に関与することも示唆され は対照的であることが注目された６０）．脳内の NAPE-PLD た６３）． の発現レベルは，出生直後は極めて低いが１４日目を過ぎ NAPE-PLD の 遺 伝 子 欠 損 マ ウ ス の 解 析 が Leung ら に ると急激に上昇した５９，６１）．前述の N-アシルトランスフェ よって報告されたが，マウスには明らかな表現型の異常を ラーゼの活性が出生直後に高く，その後低下するのとは対 認めなかった６４）．遺伝子欠損マウスにおける N-アシル PE 照的であり，実際，脳虚血モデルにおける N-アシル PE の と N-アシルエタノールアミンの脳内レベルを N-アシル鎖 含量は出生直後のラットで著しく高値を示した３０）．このよ の分子種ごとに測定して野生型マウスと比較したところ， うな現象の生理的意義はわかっていない． 飽和脂肪酸鎖とモノエン脂肪酸鎖を有するものでは有意な 著者らは二価陽イオンや PE 等の生体膜成分が本酵素を N-アシル PE の増加と N-アシルエタノールアミンの減少が 活性化することを報告したが ，in vivo での活性調節機構 認められ，本酵素が確かに脳内で N-アシル PE から N-ア は不明である．発現調節については，マクロファージ細胞 シルエタノールアミンの生成を担っていることが証明され ６ １） RAW２ ６ ４． ７を リ ポ 多 糖（LPS）で 処 理 す る と NAPE-PLD た．ところがアナンダミドとその前駆体の N-アラキドノ の mRNA レベルが低下することが知られていた６２）． 最近， イル PE のようなポリエン脂肪酸鎖を有するものでは有意 ４ ９ ２ 〔生化学 第８ ３巻 第６号 な変化は認められなかった．また遺伝子欠損マウスにおい いて N-アシルリゾ PE 水解活性は脳，脊髄，精巣で高値を て N-アシル PE から N-アシルエタノールアミンを生成す 示し，ABH４の mRNA 分布とよく一致した．このことか る活性が残存していることも示された．以上の結果から， ら本酵素が NAPE-PLD 非依存性経路に含まれ，N-アシル 生体内での N-アシルエタノールアミン，とりわけアナン リゾ PE の加水分解を担う主要な酵素と考えられる． ダミドの生成には NAPE-PLD 以外の酵素が関与する代謝 グリセロホスホ-N-アシルエタノールアミンからの N-ア シルエタノールアミンの生成を触媒する酵素について 経路の存在することが明らかになった． は，２ ０ ０ ８年に初めて報告がなされた６７）．マウスの脳におけ （２） NAPE-PLD 非依存性経路 るグリセロホスホ-N-アシルエタノールアミンの含量が N- NAPE-PLD 非依存性経路の提唱は１ ９ ８ ４年 に さ か の ぼ アシルエタノールアミン含量の約１／１ ０に過ぎないことか る５２）．すなわち，イヌ脳のホモジネートにより N-アシル ら，グリセロホスホ-N-アシルエタノールアミンの分解活 PE から N-アシルエタノールアミンが生成する際に，sn-１ 性の高いことが示唆された．脳ホモジネートを EDTA の 位または sn-２位の脂肪酸鎖が脱離（O-脱アシル化）した 存在下でインキュベートするとグリセロホスホ-N-アシル N-アシルリゾ PE や，その両方が脱離したグリセロホスホ- エタノールアミンが蓄積することから，EDTA 感受性の酵 N-アシルエタノールアミンが代謝中間体として生成するこ 素の関与が示唆された．グリセロホスホジエステラーゼ とが報告された（図６） ．本報告ではこれらの代謝中間体 （GDE） １は GDE ファミリーのメンバーの一つであり，グ から N-アシルエタノールアミンを遊離するホスホジエス リセロホスホイノシトールを水解する酵素として知られ テラーゼ活性を検出しているが，関与する酵素の解析は行 る６８）．GDE ファミリーのうち５種類（GDE１―４， ７）の組換 われなかった． え体を検討したところ，GDE１のみがグリセロホスホ-N- 著者らは２ ０ ０ ４年に N-アシル PE の O-脱アシル化を触媒 アシルエタノールアミンから N-アシルエタノールアミン するほ乳類の PLA１／２ 様酵素について初めて報告した ．こ を 遊 離 す る 活 性 を 持 ち，こ の 活 性 は Mg２＋で 増 強 し， の活性はラットの種々の臓器に分布していたが，胃で最も EDTA や Ca２＋で阻害された．一連の酵素学的特徴はマウス 高い活性を示した．タンパク質精製の結果，胃の酵素は分 脳におけるグリセロホスホ-N-アシルエタノールアミン水 泌性 PLA２（sPLA２） -IB であることが判明した．さらに組換 解活性のそれとよく一致した．また，マウスにおいて本活 ６ ５） え酵素を用いた検討により，IB，IIA，V 型の sPLA２ に N- 性は脳，脊髄，肝臓，腎臓，精巣で比較的高値を示し， ア シ ル PE 水 解 活 性 を 認 め た が，X 型 sPLA２ や 細 胞 質 GDE１の mRNA 分布とよく一致した．以上の結果から本 PLA２α ではほとんど認められなかった．PLA２ によって生 酵素がグリセロホスホ-N-アシルエタノールアミンから N- 成される sn-２位の脂肪酸鎖を欠いた N-アシルリゾ PE を アシルエタノールアミンを遊離させる責任酵素であると考 N-アシルエタノールアミンに変換する“リゾ PLD”活性 えられた．しかしながら，ABH４や GDE１は N-アシル基 は，ラットの様々な組織において認められたが，脳と精巣 の分子種を区別しないことから，この NAPE-PLD 非依存 で 最 も 高 い 活 性 を 示 し た．NAPE-PLD 自 体 も 弱 い リ ゾ 性経路はアナンダミドのようなポリエン脂肪酸を含有する PLD 活性を示すが，本活性とは酵素学的性質が異なるこ N-アシルエタノールアミンの生成に特異的に関与する経路 とからそれ以外の酵素の関与が想定された．しかしながら ではなさそうであった． 酵素タンパク質の同定には至らなかった． ２ ０ ０ ６年には前述の NAPE-PLD 欠損マウスの解析によっ ２ ０ １ ０年に GDE１の欠損マウスが報告された６９）．本マウ スの脳ホモジネートには，N-アシルリゾ PE やグリセロホ て，N-アシル PE の sn-１位と sn-２位の脂肪酸鎖が順次脱 スホ-N-アシルエタノールアミンからの N-アシルエタノー 離することで N-アシルリゾ PE を介してグリセロホスホ- ルアミンの生成活性がほとんど見られず，in vitro の系に N-アシルエタノールアミンが生成し，その後 N-アシルエ おいて本酵素が N-アシルリゾ PE からグリセロホスホ-N- タノールアミンが遊離される経路が再び提唱された６６）． アシルエタノールアミンを介して N-アシルエタノールア sn-１位と sn-２位からの脂肪酸の脱離はメチルアラキドニ ミンを生成する過程に貢献することが確認された．しかし ルフルオロホスホネート（MAFP）によって阻害されるこ ながら，脳での N-アシルエタノールアミンの含量は GDE１ とから，セリン加水分解酵素の関与が示唆された．フルオ 欠損マウスと野生型の間で変わらず，また NAPE-PLD 欠 ロホスホネート-ビオチンプローブを用いたプロテオミク 損マウスと NAPE-PLD／GDE１二重欠損マウスの間でも差 ス解析により，それまで機能が不明であった α／β ヒドロ は見られなかった．さらに，この二重欠損マウスの脳の初 ラーゼ４（ABH４）が責任酵素として同定された．本酵素 代培養系においても放射標識 N-アシル PE からの N-アシ の組換え体は N-アシル PE や N-アシルリゾ PE の O-脱ア ルエタノールアミンの生成が認められたことから，GDE１ シル化を触媒したが，リゾ PE，リゾ PC，リゾ PS といっ にも NAPE-PLD にも依存しない新たな経路の存在が示唆 た他のリゾリン脂質には活性を示さなかった．マウスにお された． ４ ９ ３ ２ ０ １ １年 ６月〕 今一つの経路として，N-アシル PE から PLC 型の反応で N-アシルエタノールアミンリン酸が遊離し，引き続いて起 こる脱リン酸化により N-アシルエタノールアミンが生成 する経路が示唆されている（図６） ．この経路は主にマク ロファージ細胞 RAW２ ６ ４． ７で解析されているが，マウス の 脳 に も 存 在 す る と 考 え ら れ て い る．RAW２ ６ ４． ７で は LPS の刺激により NAPE-PLD 非依存性のアナンダミド産 生が亢進する６２，７０）．PLC 阻害剤であるネオマイシンによっ てこの産生亢進が阻害されることから，このアナンダミド 産生に PLC 型酵素の関与が示唆されたが，それ以上の解 析はなされていない．アナンダミドリン酸の脱リン酸化反 応へのチロシンホスファターゼ PTPN２ ２の関与が，RAW ２ ６ ４． ７での siRNA を用いた実験や，PTPN２ ２欠損マウスの 脳の解析により報告されている６２）．加えて，イノシトール リン酸５-ホスファターゼ SHIP１も同様の脱リン酸化反応 を触媒した７０）．NAPE-PLD 欠損マウスの脳ホモジネートを 用いて N-アラキドノイル PE からのアナンダミドの生成経 路を検討したところ，１ ０分以内の短いインキュベーショ ンでは PLC を介する経路が優位であり，６ ０分程度の長い インキュベーションでは ABH４を介する経路が 優 位 で あった７０）． ４． お わ り に １ ９ ８ ０年代に Schmid らのグループが確立した N-アシル PE の代謝経路については，著者らのグループが報告した NAPE-PLD の cDNA クローニングを契機として分子生物 学的解析が急速に進んだ．その結果，当初考えられていた 以上に多種類の酵素が N-アシル PE の生成と分解に関与し ていることが明らかになりつつある．一方，動物組織にお ける主要な合成酵素と考えられる Ca２＋依存性 N-アシルト ランスフェラーゼの実体が未だに不明であるなど解決すべ き重要な課題が残されていて，今後の進展が待たれる．ま た，N-アシルエタノールアミンの前駆体として注目される ことの多い N-アシル PE であるが，それ自体の生体内での 役割についての解明も急がれる． 文 献 １）Schmid, H.H.O., Schmid, P.C., & Natarajan, V.（１ ９ ９ ０）Prog. ３. 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