「脂質ラフト」の版間の差分

英:lipid raft  

　リポソームのような人工膜において、脂質のアルキル鎖は低温下では全てトランス型の立体配座をとり伸びた状態にある。密なパッキングのため分子間にはファンデルワールス力が強く働き、膜の流動性は妨げられている。一方、相転移温度（Tm）以上ではアルキル鎖が融解し、一部がトランス型からゴーシュ型の立体配座へと変化する（液晶相）。この状態では、分子間相互作用が減弱するため脂質の運動性が高まる。ここにコレステロールが共存した場合、硬い平板構造をもつステロール骨格がアルキル鎖の間隙を埋め、トランス型の立体配座を安定化することによって秩序性が増す。一方、脂質の運動性はよく保たれており、拡散係数は液晶相に比較して2～3分の1程度減少するに過ぎない<ref><pubmed>15139814</pubmed></ref>。さらにコレステロールは飽和アルキル鎖のみから成る脂質と安定に相互作用するため、飽和脂質と不飽和脂質、およびコレステロールの３者混合系では同一膜内で相分離を生じる。すなわち、飽和脂質とコレステロールから成る液体秩序相（liquid-ordered; l_o）と、不飽和脂質が分布する液体非秩序相（liquid-disordered; l_d）とが共存した状態になる。l_oには直鎖状の飽和脂肪酸をもつ脂質が集積するため、周囲のl_d相よりも膜が厚い特徴がある。<br>

　人工膜のl_o相はミクロンスケールのドメインとして観察されるのに対し、細胞膜では通常このような大きなラフトは観察されない。これはラフトの大きさが通常の光学顕微鏡の分解能の限界よりも小さいためと考えられる。しかし高分解能の可視化技術を用いることにより、直径10～200 nmの脂質ドメインが観察される。たとえば、超解像度光学顕微鏡のひとつstimulated emission depletion (STED) microscopyを用いた解析では、スフィンゴ脂質やGPIアンカー型受容体が20 nmサイズの領域にごく短時間（&lt;10-20 ms）局在することが明らかになった<ref><pubmed>19098897</pubmed></ref>。また、楠見らは1粒子追跡法（single particle tracking）によりGPIアンカー型受容体の動態を解析し、リガンドや抗体によって多量体化した場合に、受容体が50 nmサイズの領域に一過性（約0.5 s）にトラップされる現象を見出した。トラップが起きるためには細胞質側のLynなどエフェクター分子の活性化が必要であった<ref><pubmed>17517964</pubmed></ref>。こうした多くの報告を総合することで、非刺激状態の細胞のラフトは当初想定されていたよりも小さくかつ短寿命であり、何らかの刺激を受けることによって安定化されると考えられている（図２）。またラフトの形成には脂質の相分離のみならず、アクチンなどのタンパク質と脂質の相互作用の関与が強く示唆されている。<br>

　ラフトと非ラフトとでは膜の脂質組成や物性（膜の厚さや膜内分子の拡散速度など）に違いがあるため、膜タンパク質はそれぞれの膜領域に対して異なる親和性を示す。ラフトに局在するタンパク質には次の２つのタイプが知られている。①脂質修飾を受けたタンパク質と②膜貫通領域（transmembrane domain; TMD）がラフトに親和性をもつタンパク質である。①に関係する脂質修飾には、アシル化（[[ミリストイル化]]、[[パルミトイル化]]）やGPIアンカー付加などがあり、反対に[[wikipedia:jp:プレニル化|プレニル化]]（ファルネシル化、ゲラニルゲラニル化）を受けたタンパク質はラフトから排除される傾向があることが報告されている。一方、②については、特にTMDの長い膜タンパク質が疎水性部分の露出を避けるため、膜の厚いラフト環境を好むことが推測されている。実際、細胞膜に存在する膜タンパク質では、ゴルジ体にあるタンパク質よりもTMDが長い傾向がある<ref><pubmed>20603021</pubmed></ref>。脂質ラフトの重要な機能は、これらのタンパク質を選別して特定の領域内に分布させることにより、分子間相互作用を効率化することであると考えられる。また、ある種のタンパク質では脂質環境の違いによって膜タンパク質のコンフォメーションが変化し、活性が変化すると考えられている。異なるスフィンゴ脂質が互いに排他的なドメインを形成している場合も明らかになっており<ref><pubmed>17392511</pubmed></ref>、異なる種類のラフトが特定のタンパク質の分子機能の制御に関わる可能性がある。<br>

　ラフトが関与する具体的な生命現象としては、IgE受容体やT細胞受容体 (TCR)によるシグナル伝達複合体の形成の例がよく知られている。TCRの場合には、抗原提示細胞から提示されたMHCリガンドとの結合により、TCRの近傍にLckやLATなどラフト親和性をもったタンパク質の一群がリクルートされる。この構造体は免疫シナプスと呼ばれ、周囲の膜環境は、膜環境感受性色素であるLaurdanを用いたイメージング法によりl_o相に類似した性質をもつことが明らかになっている<ref><pubmed>19177148</pubmed></ref>。<br>