PLD

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序論

ホスホリパーゼD（PLD；KEGG酵素委員会番号 3.1.4.4）はホスホジエステラーゼであり、遺伝子スーパーファミリーによりコードされ、多様なシグナル伝達および代謝経路において重要な役割を担う。これらの酵素は、グリセロリン脂質からヘッドグループを除去して反応生成物としてホスファチジン酸（PtdOH）を生成し、反応の結果として遊離ヘッドグループが化学量論的に放出される。PLD酵素の4つのサブグループのうち1つは、保存されたH-X-K-X₄-D-X₆-G-(G/S)触媒モチーフ（HKDモチーフ）を特徴とする。本サブグループのメンバーは、HKD触媒モチーフを介した類似の反応機構によりホスホジエステル結合を加水分解できる。さらに、HKDモチーフを欠く一部のPLD酵素もPtdOHを産生し得る。

哺乳類細胞では、HKD含有アイソ酵素であるPLD1およびPLD2はほぼ遍在し、しばしばシグナル経路の合流点における結節（ノード）として機能する。これらは、小胞輸送、エンドサイトーシス、脱顆粒、細胞周期進行など、膜リモデリングまたは膜生合成を要する多くの細胞プロセスに関与する。PLD1およびPLD2の基質は通常ホスファチジルコリンであるが、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリンを含む他のアミン含有グリセロリン脂質も加水分解し得る。HKDモチーフ含有PLD酵素の多くは、加水分解の代替反応（トランスホスファチジル化）も触媒し、短鎖第一級アルコールが求核剤として水と競合することで、ホスファチジルアルコール生成物を生じる。

図1．近年の知見により、ホスホリパーゼD（PLD）酵素が多様なヒト疾患における治療標的として示唆されている（Brown, H.A.; et al. 2017）

PLDアイソ酵素阻害剤

2009年まで、PLDの機能を直接的に検討し解明するための化学的ツールは乏しく、哺乳類の主要なPLDアイソ酵素（PLD1およびPLD2）や、その他の治療関連PLDの研究に使用可能な低分子化合物は存在しなかった。本分野の研究は、触媒活性型または不活性型酵素の過剰発現、あるいはRNA介在性干渉（RNAi）による発現抑制にほぼ依存してきた。しかし、これらの生化学的・遺伝学的手法は製薬業界の関心をほとんど惹かなかった。PLD阻害を実用的な治療法として開発するには、標的検証のための選択的低分子化合物が必要である。初期の取り組みによりPLD機能を調節し得る低分子が同定されたものの、これらのリガンドは明らかな特異性欠如も一因となり、最終的に本分野の発展を加速させるには至らなかった。近年、PLD酵素機能の研究に最も一般的に用いられている分子クラスは第一級アルコールである。前述のとおり、n-ブタノールなどのアルコールは、求核剤として水と競合することでPtdOH産生を阻害する。しかし、実験条件下ではPtdOH産生の阻害は通常不完全である。したがって、第一級アルコール（n-ブタノール等）を用いた研究データの解釈には注意を要する。

今後の展望と前進

脂質シグナル伝達に関与する代謝中間体は、がん、感染症、中枢神経系疾患など多くの疾患に対する治療介入の潜在的標的を提供する。これら脂質はフラックスが速いため、PtdOHは酵素によりDAG、リゾホスファチジン酸（lysoPtdOH）、およびケネディ経路の構成要素へと変換され、PtdOHの蓄積は瞬時に起こり得る（図2参照）。さらに、がん、感染症、神経変性疾患におけるPLD酵素の役割は複雑かつ多面的であるものの、これは各疾患に共通する中間代謝の役割を反映していることは容易に理解できる。

現時点での重要な論点は、PtdOHが主として生物物理学的役割を果たすのか、あるいは核内転写イベントや、細菌・寄生虫によっても利用されるその他の自然免疫プロセスに影響するのかという点である。ウイルスエンベロープにおける脂質の構造的役割についても、さらなる検討が必要である。ケネディ経路におけるde novo合成、PLD経路、およびPLC-DGK経路を介して産生されるPtdOHについては、他の病原微生物において追加の実験的検証が求められる。これらの結果は、薬剤耐性株の出現が継続する現状において、これら経路の阻害剤が広域抗感染症薬として使用可能か否かを支持する根拠となり、極めて重要である。

図2．ホスファチジン酸（PtdOH）生成に至る代謝経路には、de novo生合成に加え、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）介在性シグナル伝達経路が含まれる（Brown, H.A.; et al. 2017）