Research Abstract

PNPLA1はアシルセラミドの生合成を制御することで皮膚バリア機能に重要な役割を担う

PNPLA1 has a crucial role in skin barrier function by directing acylceramide biosynthesis

2017年3月1日 Nature Communications 8 : 14609 doi: 10.1038/ncomms14609 (2017)
PNPLA1はアシルセラミドの生合成を制御することで皮膚バリア機能に重要な役割を担う
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PNPLA1(patatin-like phospholipase domain-containing 1)の変異は常染色体劣性遺伝性魚鱗癬を引き起こすが、その分子メカニズムは解明されていない。本論文では、分化の進んだ表皮角化細胞に発現する酵素であるPNPLA1が、皮膚バリア機能に不可欠な脂質成分であるω-O-アシルセラミドの生合成において重要な役割を担っていることを示す。全身あるいは表皮角化細胞特異的にPnpla1を欠損させたマウス新生仔は、表皮からの多量の水分喪失を伴う表皮の透過性バリア異常、角質細胞間脂質のラメラ構造の減少、表皮角化細胞の分化異常により死亡した。Pnpla1-/-表皮では、アシルセラミド、アシルグルコシルセラミド、(O-アシル-)ω-ヒドロキシ脂肪酸などの皮膚に固有のリノール酸含有脂質がほとんど消失し、その代わりにそれらの推定前駆体が増加していたことから、PNPLA1がリノール酸のω-O-エステル化を触媒してアシルセラミドを形成することが明らかとなった。さらに、Pnpla1-/-角化細胞の分化異常はアシルセラミドを添加することで部分的に回復した。我々の知見は、皮膚バリアの形成および魚鱗癬の発症を理解するための有益な手掛かりになり、また、表皮バリア異常の治療のための新しい治療戦略を提供する可能性がある。

Tetsuya Hirabayashi, Tatsuki Anjo, Arisa Kaneko, Yuuya Senoo, Akitaka Shibata, Hiroyuki Takama, Kohei Yokoyama, Yasumasa Nishito, Tomio Ono, Choji Taya, Kazuaki Muramatsu, Kiyoko Fukami, Agustí Muñoz-Garcia, Alan R. Brash, Kazutaka Ikeda, Makoto Arita, Masashi Akiyama and Makoto Murakami

Corresponding Author

村上 誠
東京都医学総合研究所 脂質代謝プロジェクト

Mutations in patatin-like phospholipase domain-containing 1 (PNPLA1) cause autosomal recessive congenital ichthyosis, but the mechanism involved remains unclear. Here we show that PNPLA1, an enzyme expressed in differentiated keratinocytes, plays a crucial role in the biosynthesis of ω-O-acylceramide, a lipid component essential for skin barrier. Global or keratinocyte-specific Pnpla1-deficient neonates die due to epidermal permeability barrier defects with severe transepidermal water loss, decreased intercellular lipid lamellae in the stratum corneum, and aberrant keratinocyte differentiation. In Pnpla1-/- epidermis, unique linoleate-containing lipids including acylceramides, acylglucosylceramides and (O-acyl)-ω-hydroxy fatty acids are almost absent with reciprocal increases in their putative precursors, indicating that PNPLA1 catalyses the ω-O-esterification with linoleic acid to form acylceramides. Moreover, acylceramide supplementation partially rescues the altered differentiation of Pnpla1-/- keratinocytes. Our findings provide valuable insight into the skin barrier formation and ichthyosis development, and may contribute to novel therapeutic strategies for treatment of epidermal barrier defects.

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