細胞内のステロール合成経路と自己組織化の関係を解明(The Long Pathway to Cell Organization and Growth)

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2025-05-15 カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD)

カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)と米国国立衛生研究所(NIH)の研究チームは、酵母におけるステロール代謝経路が細胞膜の自己組織化に重要な役割を果たすことを明らかにしました。この研究では、細胞生物学、試験管内生化学、分子コンピューターシミュレーションを組み合わせ、酵母のエルゴステロール合成経路が他の脂質との相互作用を調整し、膜ドメインの形成を促進することを示しました。これにより、細胞膜内のタンパク質の組織化が可能となります。この成果は、50年前に提唱された「ブロッホ仮説」を再検証し、ステロール代謝の複雑さが膜組織化のための脂質相互作用のバランスを取る必要性から進化した可能性を示唆しています。この研究は2025年4月23日に『Science Advances』誌に掲載されました。

<関連情報>

エルゴステロール代謝の構造解析から、膜相分離に最適化された経路が明らかになる Structural dissection of ergosterol metabolism reveals a pathway optimized for membrane phase separation

Israel Juarez-Contreras, Laura J. S. Lopes, Jamie Holt, Lorena Yu-Liao, […] , and Itay Budin
Science Advances  Published:23 Apr 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adu7190

細胞内のステロール合成経路と自己組織化の関係を解明(The Long Pathway to Cell Organization and Growth)

Abstract

Sterols are among the most abundant lipids in eukaryotic cells yet are synthesized through notoriously long metabolic pathways. It has been proposed that the molecular evolution of such pathways must have required each step to increase the capacity of its product to condense and order phospholipids. Here, we carry out a systematic analysis of the ergosterol pathway that leverages the yeast vacuole’s capacity to phase separate into ordered membrane domains. In the post-synthetic steps specific to ergosterol biosynthesis, we find that successive modifications act to oscillate ordering capacity, settling on a level that supports phase separation while retaining fluidity of the resulting domains. Simulations carried out with each intermediate showed how conformers in the sterol’s alkyl tail are capable of modulating long-range ordering of phospholipids, which could underlie changes in phase behavior. Our results indicate that the complexity of sterol metabolism could have resulted from the need to balance lipid interactions required for membrane organization.

生物工学一般
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