培養哺乳類細胞において、Gタンパク質共役型受容体55アゴニストであるリゾホスファチジルイノシトールを生理活性モノアシルグリセロールに変換するエクト型ホスホリパーゼCとしてのヒトグリセロホスホジエステラーゼ3の同定

Identification of human glycerophosphodiesterase 3 as an ecto phospholipase C that converts the G protein-coupled receptor 55 agonist lysophosphatidylinositol to bioactive monoacylglycerols in cultured mammalian cells.

• Toshihiko Tsutsumi
• Risa Matsuda
• Katsuya Morito
• Kohei Kawabata
• Miho Yokota
• Miki Nikawadori
• Manami Inoue-Fujiwara
• Satoshi Kawashima
• Mayumi Hidaka
• Takenori Yamamoto
• Naoshi Yamazaki
• Tamotsu Tanaka
• Yasuo Shinohara
• Hiroyuki Nishi
• Akira Tokumura

抄録

グリセロールをベースにしたリゾリピドメディエーターのファミリーは、代表的なリン脂質のメンバーとしてリゾホスファチジン酸がありますが、非リンを含むメンバーとしてモノアシルグリセロールもあります。これらの重要なリゾリピドメディエーターは、哺乳類のリゾホスホリパーゼＣおよびＤの作用により、異なるリゾリン脂質から産生されることが知られている。グリセロホスホジエステラーゼ（GDE）ファミリーの中には、リン脂質代謝活性を持つものがあり、近年注目を集めています。本研究では、グリセロホスホジエステラーゼ2（GDPD2、GDE3）を含むベクターをトランスフェクトしたCOS-7細胞の培養液中に、リゾリン脂質のうちリゾホスファチジルイノシトールが選択的に欠乏していることを見出した。GDE3を導入したCOS-7細胞から抽出した脂質の薄層クロマトグラフィーと液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析を行ったところ、GDE3は内因性のリゾホスファチジルイノシトールと長鎖アシル基と短鎖アシル基を持つPIを好むエクト型リゾホスホリパーゼCとして作用することが明らかになった。MC3T3-E1細胞を10%ウシ胎児血清中で数日間培養することにより、GDE3のmRNA発現が増加し、それに伴ってエクトリソホスホリパーゼCの活性が増加した。Gタンパク質共役型受容体55の生理的アゴニストであるアラキドノイル-リソホスファチジルイノシトールをカンナビノイド受容体1,2の生理的アゴニストであるアラキドノイルグリセロールに変換することで、GDE3はリソホスファチジルイノシトールからアラキドノイルグリセロールへのシグナル伝達の切り替えを行うことが示唆された。マウスの骨リモデリングにおいて、GDE3はリソホスファチジルイノシトールからのシグナルをアラキドノイルグリセロールからのシグナルに逆方向に切り替えることで、エクトリソホスホリパーゼCとして作用していることが示唆された。

A family of glycerol-based lysolipid mediators comprises lysophosphatidic acid as a representative phospholipidic member but also a monoacylglycerol as a non-phosphorus-containing member. These critical lysolipid mediators are known to be produced from different lysophospholipids by actions of lysophospholipases C and D in mammals. Some members of the glycerophosphodiesterase (GDE) family have attracted recent attention due to their phospholipid-metabolizing activity. In this study, we found selective depletion of lysophosphatidylinositol among lysophospholipids in the culture medium of COS-7 cells transfected with a vector containing glycerophosphodiester phosphodiesterase 2 (GDPD2, GDE3). Thin-layer chromatography and liquid chromatography-tandem mass spectrometry of lipids extracted from GDE3-transfected COS-7 cells exposed to fluorescent analogs of phosphatidylinositol (PI) revealed that GDE3 acted as an ecto-type lysophospholipase C preferring endogenous lysophosphatidylinositol and PI having a long-chain acyl and a short-chain acyl group rather than endogenous PI and its fluorescent analog having two long chain acyl groups. In MC3T3-E1 cells cultured with an osteogenic or mitogenic medium, mRNA expression of GDE3 was increased by culturing in 10% fetal bovine serum for several days, concomitant with increased activity of ecto-lysophospholipase C, converting arachidonoyl-lysophosphatidylinositol, a physiological agonist of G protein-coupled receptor 55, to arachidonoylglycerol, a physiological agonist of cannabinoid receptors 1 and 2. We suggest that GDE3 acts as an ecto-lysophospholipase C, by switching signaling from lysophosphatidylinositol to that from arachidonoylglycerol in an opposite direction in mouse bone remodeling.

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