PLD

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はじめに

ホスホリパーゼD（PLD; KEGG酵素委員会番号3.1.4.4）は、スーパーファミリーの遺伝子によってコードされるホスホジエステラーゼであり、さまざまなシグナル伝達および代謝経路において重要な役割を果たします。これらの酵素は、グリセロホスホリピッドのヘッドグループを除去して反応のためにホスファチジン酸（PtdOH）を生成する触媒反応を担い、反応の結果は自由なヘッドグループの定量的な放出です。PLD酵素の4つのサブグループの1つは、保存されたH-X-K-X₄-D-X₆-G-(G/S)触媒モチーフであるHKDモチーフによって特徴付けられます。このサブグループのメンバーは、HKD触媒モチーフを介してホスホジエステル結合を加水分解するために類似の反応メカニズムを使用できます。さらに、HKDモチーフを欠く一部のPLD酵素もPtdOHを生成することができます。

哺乳類細胞において、HKDを含むアイソザイムPLD1およびPLD2はほぼ至る所に存在し、シグナル経路の合流点でノードとして機能することがよくあります。これらは、ベシクル輸送、エンドサイトーシス、脱顆粒、細胞周期の進行など、膜の再構築や生合成を必要とする多くの細胞プロセスに関与しています。PLD1およびPLD2の基質は通常ホスファチジルコリンですが、ホスファチジルエタノールアミンやホスファチジルセリンなど、他のアミンを含むグリセロホスホリピッドも加水分解することができます。多くのHKDモチーフを含むPLD酵素も、短鎖一次アルコールが水と競合してホスファチジルアルコール生成物を生成する加水分解（トランスホスファチジル化）の代替反応を触媒する責任があります。

図 1. 最近の研究により、ホスホリパーゼD（PLD）酵素がさまざまな人間の病気における治療ターゲットとして示唆されています（Brown, H.A.; et al.2017）

PLDアイソザイム阻害剤

2009年まで、PLDの機能を直接研究し明らかにするための化学ツールはほとんど存在せず、2つの主要な哺乳類PLDアイソザイム（PLD1およびPLD2）や他の治療関連PLDの研究に使用できる小分子はありませんでした。この分野の研究は、触媒活性または不活性の酵素の過剰発現や、RNA干渉（RNAi）を使用してその発現をブロックすることにほぼ依存しています。しかし、これらの生化学的および遺伝的手法は、製薬業界の注目をほとんど集めていません。PLD阻害を実行可能な治療法として開発するためには、ターゲット検証のための選択的な小分子が必要です。初期の努力では、PLD機能を調節できる特定の小分子が特定されましたが、これらのリガンドは最終的にこの分野の発展を加速することに失敗しました。部分的には、明らかな特異性の欠如が原因です。最近、PLD酵素の機能を研究するために最も一般的に使用される分子のクラスは一次アルコールです。前述のように、n-ブタノールなどのアルコールは、水と競合してPtdOHの生成をブロックします。しかし、実験条件下では、PtdOHの生成のブロックは通常不完全です。したがって、一次アルコール（n-ブタノールなど）を使用した研究データの解釈には注意が必要です。

今後の展望

脂質シグナル代謝中間体は、癌、感染症、中央神経系障害などの多くの病気の治療介入の潜在的なターゲットを提供します。これらの脂質の急速な流れにより、PtdOHの蓄積は瞬時に発生する可能性があります。なぜなら、PtdOHは酵素によってDAG、リゾホスファチジン酸（lysoPtdOH）、およびケネディ経路の成分に変換されるからです（図2を参照）。さらに、癌、感染症、神経変性疾患におけるPLD酵素の役割は複雑で多面的ですが、これは各病気における中間代謝の共通の役割を反映していることが容易に理解できます。

現在の重要な問題は、PtdOHが主に生物物理的な役割を果たすか、核転写イベントや細菌や寄生虫によっても利用される他の自然免疫プロセスに影響を与えることです。ウイルスエンベロープにおける脂質の構造的役割は、さらなる検討が必要です。ケネディ経路、PLD経路、PLC-DGK経路においてde novo 合成を介して生成されるtdOHは、他の病原微生物におけるさらなる実験研究が必要です。これらの経路の阻害剤が広域抗感染剤として使用できるかどうかを支持する結果が得られることは、薬剤耐性株が引き続き出現している現在、重要です。

図2. ホスファチジン酸（PtdOH）の生成につながる代謝経路には、de novo 生合成とホスホリパーゼD（PLD）およびPLC-ジアシルグリセロールキナーゼ（DGK）を介したシグナル伝達経路が含まれます（Brown, H.A.; et al.2017）