PLA1

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序論

ホスホリパーゼは、構造および機能が大きく異なる多様な酵素群から構成され、リン脂質（PL）基質の特定のエステル結合を加水分解することができます。ホスホリパーゼは大別して、アシルヒドロラーゼとホスホジエステラーゼの2群に分類され、各群の酵素はエステル結合の特異的な切断部位に基づいてさらに分類されます。アシルヒドロラーゼにはホスホリパーゼA1（PLA1）、ホスホリパーゼA2（PLA2）、ホスホリパーゼB（PLB）およびリゾホスホリパーゼA1/2（LysoPLA1/2）が含まれ、ホスホジエステラーゼはホスホリパーゼC（PLC）およびホスホリパーゼD（PLD）により代表されます。ホスホリパーゼはほぼすべての細胞に存在し、多くの細胞では複数種類のホスホリパーゼが発現しています。特定のPLエステル結合は、複数の特異的ホスホリパーゼサブタイプにより触媒され得て、分泌型、膜結合型、または細胞質型として存在し得ます。ホスホリパーゼの生理学的意義は、概ね以下の3つの機能に帰属します。(1) 消化酵素として作用する；(2) 膜の維持およびリモデリングに重要な役割を果たす；(3) 重要な細胞機構を制御する。これらのホスホリパーゼのうち、PLA2、PLCおよびPLDが最も広く研究されており、いずれも生理活性脂質分子の産生において重要な役割を担っています。

図1．ホスホリパーゼのエステル結合特異性。PLA1、PLA2およびPLCは、それぞれsn-1（1）、sn-2（2）およびsn-3（3）炭素から伸長するエステル結合の加水分解を触媒する（Richmond, G.S.; Smith, T.K. 2011）

ホスホリパーゼA1

PLA1（EC 3.1.1.32）は、PLのsn-1位に結合した脂肪酸（FA）を加水分解し、遊離脂肪酸（FFA）およびリゾリン脂質（lysoPL）を生成します。PLA1については、結晶構造が未だ得られていないため、関連情報の多くが依然として不明です。lysoPLの合成および制御機構も十分には解明されておらず、PLA1がその生成に関与する可能性があることから、PLA1は広く研究されてきました。PLA1反応により生じるFA産物は生物学的活性を有する可能性があり、植物においては、PLA1がジャスモン酸の生合成を制御することが確認されています。さらに、PLからsn-2位のアラキドン酸（AA）が切り出される過程は、場合によってはPLA1とLysoPLA2の協調的な逐次反応により媒介され得る、という仮説が数十年にわたり提唱されてきました。この代替経路に関連するクローン化PLA1は報告されていないため、in vitro研究に基づく状況証拠にとどまり、最も間接的なエビデンスを提供するものです。

100年以上前、膵液をホスファチジルコリン（PC）とともにインキュベートするとFFAが蓄積することが観察され、これらの酸の遊離に関与する酵素の存在が提唱されました。初期のPLA研究は主としてPLA2に焦点が当てられていました。しかし、A型ホスホリパーゼはPLからFAを切り出す酵素群に関連付けられ、A1およびA2という名称は、それぞれグリセロール骨格のsn-1位またはsn-2位からのアシル加水分解を示すために用いられます。その後、多くの生物種および組織でPLA活性が見出され、これらの酵素が単なる消化触媒にとどまらない可能性への道が開かれました。

図2．PL代謝に関連する制御プロセス（Richmond, G.S.; Smith, T.K. 2011）

ホスホリパーゼA1の分類

PLA1はPLのsn-1位アシルエステルを特異的に加水分解し、FFAおよびlysoPLを産生します。しかし、多くのPLA1酵素は、通常ははるかに低いものの、一定のLysoPLA活性および中性リパーゼ活性も示しますが、切断部位としては依然としてsn-1位が優先されます。したがって、LysoPLA活性および中性リパーゼ活性に対して相対的に高いPLA1活性を示す酵素が、真のPLA1酵素とみなされます。どの酵素活性が存在するかを精密に同定し、特定の酵素活性を識別することは困難であるため、粗組織抽出物や細胞内画分からPLA活性を検出する初期研究には限界があります。PLA1は、他の主要ホスホリパーゼのように公式に分類されていません。主な障壁は利用可能な配列情報の不足であり、これまでにクローン化されたPLA1酵素は比較的少数にとどまっています。PLA1に共通する不変の特徴は、ペプチド配列中に見られるリパーゼ共通モチーフであると考えられます。共通のGXSXGモチーフには活性部位の触媒セリンが含まれており、触媒三残基の一部として機能します。