マウス網膜のホスホイノシチドプロファイル

Phosphoinositide Profile of the Mouse Retina.

• Stella Finkelstein
• Sidney M Gospe
• Kai Schuhmann
• Andrej Shevchenko
• Vadim Y Arshavsky
• Ekaterina S Lobanova

抄録

ホスホイノシチドは真核生物の細胞において複数の役割を果たすことが知られている。網膜におけるホスホイノシチド代謝の異常は、動物モデルやヒト患者の視覚機能障害を引き起こすことが報告されているが、網膜のホスホイノシチド組成に関する我々の理解は限られている。ここでは、マウス網膜のホスホイノシチドプロファイルの特徴を明らかにし、光感受性の高い光受容体ニューロンにおける主要なリン酸化ホスホイノシチド形態の細胞内局在の解析を行った。脱アシル化ホスファチジルイノシトールヘッドグループのクロマトグラフィーを用いて、網膜における2つの主要なリン酸化ホスホイノシチドとしてPI(4,5)PとPI(4)Pを同定した。高分解能質量分析法を用いて、18:0/20:4と16:0/20:4が網膜ホスホイノシタイドの主要な脂肪酸アシル鎖であることを明らかにした。最後に、桿体光受容体の蛍光性フォスフォイノシタイドセンサーの解析により、主要なフォスフォイノシタイドの細胞内分布パターンが異なることを明らかにした。PI(4,5)Pレポーターは内側のセグメントとシナプスに濃縮されていたが、光に敏感な外側のセグメントではほとんど検出されなかった。PI(4)Pレポーターは、外側と内側のセグメントと核周辺に多く見られたが、シナプス領域ではそれ以下の程度であった。これらの知見は、光受容体の生物学と網膜の健康における主要なモノ(PI(4)P)およびビス(PI(4,5)P)ホスファチジルイノシトールの生物学的意義を定義する将来の機構論的研究の支持を提供するものである。

Phosphoinositides are known to play multiple roles in eukaryotic cells. Although dysregulation of phosphoinositide metabolism in the retina has been reported to cause visual dysfunction in animal models and human patients, our understanding of the phosphoinositide composition of the retina is limited. Here, we report a characterization of the phosphoinositide profile of the mouse retina and an analysis of the subcellular localization of major phosphorylated phosphoinositide forms in light-sensitive photoreceptor neurons. Using chromatography of deacylated phosphatidylinositol headgroups, we established PI(4,5)P and PI(4)P as two major phosphorylated phosphoinositides in the retina. Using high-resolution mass spectrometry, we revealed 18:0/20:4 and 16:0/20:4 as major fatty-acyl chains of retinal phosphoinositides. Finally, analysis of fluorescent phosphoinositide sensors in rod photoreceptors demonstrated distinct subcellular distribution patterns of major phosphoinositides. The PI(4,5)P reporter was enriched in the inner segments and synapses, but was barely detected in the light-sensitive outer segments. The PI(4)P reporter was mostly found in the outer and inner segments and the areas around nuclei, but to a lesser degree in the synaptic region. These findings provide support for future mechanistic studies defining the biological significance of major mono- (PI(4)P) and bisphosphate (PI(4,5)P) phosphatidylinositols in photoreceptor biology and retinal health.