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第二回
９章 脂質と生体膜
・脂質の分類
・脂質二分子膜
・膜タンパク質
・膜タンパク質、分泌タンパク質の合成と膜輸送
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脂質
脂質の役割
１．二分子膜（生体膜）を形成
２．エネルギーの貯蔵体
⇒ アセチルCoAの生合成の原料
３．シグナル伝達に関与
⇒ 生体膜には流動性が必要
脂質の分類
・脂肪酸
・トリアシルグリセロール
・グリセロリン脂質
・スフィンゴ脂質
・ステロイド
・その他
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定義：長鎖脂肪酸あるいは炭化水素鎖を持つ生物由来の分子
脂肪酸
トリアシルグリセロール
グリセロリン脂質
ステロイド
スフィンゴ脂質
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脂肪酸
・C14～20個程度
・炭素数は偶数（Ｃ２単位で生合成されるから）
・不飽和結合はほとんどシス体。充填性が悪く、低融点。
・多不飽和のときは、二重結合がＣ３ごと（共役しない）。
・脂肪酸の代謝により、ＡＴＰが作られる。
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トリアシルグリセロール
・油脂（油は室温で液体、脂は固体）と呼ぶ
・グリセロールと脂肪酸から生合成
・エネルギー貯蔵物質
・糖やタンパク質より酸化密度が低いため、完全酸化するとき、大きなエ
ネルギーを生じる
・水を含まず、高密度で蓄積可能
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グリセロリン脂質
・両親媒性
・細胞膜の主成分
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1-ステアロイル-
2-オレオイル-
3-フォスファチジルコリン
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ホスホリパーゼ
・グリセロリン脂質の加水分解酵素
・加水分解する位置により、４種に分類される（A1, A2, C, D）
・A2：リゾリン脂質を生じる。ハチ毒に含まれ、リゾリン脂質により細胞膜を破壊。
・C：1,2-ジアシルグリセロールを生じる。これはプロテインキナーゼを活性化（後述）。
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ホスホリパーゼA2
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スフィンゴ脂質
・セラミドにヘッドグループがついたもの。
・スフィンゴシンは、パルミトイルCoAとセリンから生
合成される。
・代表的なスフィンゴ脂質として、
スフィンゴミエリン：神経細胞の軸索を取り囲んで
絶縁する（ミエリン鞘）
ガングリオシド：頭にシアル酸を含むオリゴ糖が
ついたもの。脳に多い。
7 スフィンゴミエリン ガングリオシド
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ステロイド
・４つの環からなる。
・コレステロール：細胞膜脂質の30～４０％を占める。ステロイドホルモンの原料。
・ステロイドホルモン
グルココルチコイド類：糖、タンパク質、脂質の代謝の調節。炎症反応、ストレスへの抵抗
ミネラルコルチコイド類：腎臓からの塩と水の排泄を調節
性ホルモン：アンドロゲン（男性ホルモン）、エストロゲン（女性ホルモン）。
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脂質二分子膜
・脂肪酸（円錐形）はミセルを作り、リン脂質（円筒形）は二分子膜を作る。
・フリップフロップは遅い（何日もかかる）。ラテラル拡散は速い（流動性がある）。
・ゲル－液晶転移温度（10～４０℃）を持つ。転移温度以上の液晶状態のとき、
流動性がある（生体温度では液晶状態）。
・コレステロールは固い構造のため、二分子膜に加えると、膜の流動性を下げる。
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膜タンパク質 ・膜内タンパク質（膜貫通型、膜アンカー型）と膜面タンパク質に分類される。
・膜面タンパク質：静電相互作用や水素結合で膜に弱く結合（例：シトクロムｃ）
・膜貫通型：膜貫通領域は疎水的（α-へリックスや、β-バレル構造をとる）。
細胞内・細胞外ドメインは親水的。
グライコフォリンＡ 膜貫通領域はα-へリックス。
赤血球に存在。高度に糖修飾されており、赤血球の表面へ
の物質吸着を抑制。
バクテリオ
ロドプシン
（７つのα-へリック
ス。光感受する。内
部にロドプシン。）
大腸菌OmpF
ポリン
（１６本のβ-ストラ
ンドからなるβ-バレ
ル。アルカリ金属イオ
ンを透過する。）
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・膜アンカー型：疎水基で細胞膜にアンカー。
膜タンパク質
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グリコシルフォスファチジルイノシトール
（ＧＰＩ）結合タンパク質
タンパク質名 結合部 存在位置 配列
ミリストイル化 N末端Glyのαアミノ基 細胞内 MGXXS/T-
S-パルミトイル化 N末端もしくはC末端のCys 細胞内
N-パルミトイル化 N末端Cysのαアミノ基 細胞内 CGPGR
ファルネシル化 C末端のCys 細胞内 -CXXA-
ゲラニルゲラニル化 C末端のCys 細胞内
ＧＰＩ結合 C末端 細胞外
プレニル化
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流動モザイクモデル
・膜貫通型タンパク質は、細胞膜に浮かんでおり、
ラテラル拡散できる。
・証明法：細胞融合、FRAP
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FRAP：蛍光褪色回復法 （ラテラル拡散により、褪色部位の蛍光が回復）
細胞融合 （マウスとヒト細胞の膜たんぱく
質を異なる蛍光分子で染色した後、
融合させる）
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膜骨格
・細胞膜の裏側にある、タンパク質からなる網の目構造。赤血球ではスペクトリン
からなり、その他の真核細胞ではアクチンからなる。
・赤血球がへこんだり、毛細血管を通過する際の圧力に耐えられる原因
（スペクトリン異常のヒトは、赤血球は球形で壊れやすく、貧血になる）
・膜貫通タンパク質は、骨格で囲まれた区画の外に出にくい。 ⇒ シグナル伝達の高効率化（後述）
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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Cytoskeleton_(Elliptocytosis).png
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脂質の分布の非対称性
・フリッパーゼにより、両面のリン脂質の分布をある一定値に保つ。フリップフロッ
プを10万倍加速。 ・内面のフォスファチジルセリンは、たとえば、細胞内の膜たんぱく質（酵素）のコファクターになる。
・フォスファチジルセリンが外に出ることは、死細胞としての目印になり、貪食細胞が除去する。
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フォスファ チジルセリン
フリッパーゼ
活性化
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ラフト
脂質ラフト（筏）
15 2000 Science 1721
楠見先生動画
・流動性の低いドメイン（～10 nmくらい）
・コレステロール、スフィンゴ糖脂質、スフィンゴ
脂質、GPI型タンパク質、アシル化タンパク質など
が集まる
・シグナル伝達の場になっている（後述） 細胞外
細胞内
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分泌タンパク質と膜タンパク質の合成１
・分泌タンパク質（細胞外へ分泌される）、膜タンパク質、リソソームタンパク質
⇒ 小胞体結合型リボソーム（粗面小胞）で合成。糖鎖の付加。
・可溶性タンパク質、ミトコンドリアタンパク質
⇒ 遊離型リボソームで合成。
・シグナルペプチド：分泌タンパク質と膜たんぱく質のN末端にあり
（1０-3０残基）、小胞体へナビゲート
Ribosome Liposome
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分泌タンパク質と膜タンパク質の合成２
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分泌タンパク質の場合 膜タンパク質の場合
シグナル認識粒子（SRP） リボソームの小胞体への結合メカニズム
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分泌タンパク質と膜タンパク質の小胞輸送
・小胞体からゴルジ体に輸送されて、翻訳後修飾（糖鎖付加）された後、
適所（細胞膜、リソソーム）に輸送される。
・60～150 nmのコート小胞（クラスリン、 COPI、COPII）により輸送。
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小胞と膜の融合 ・小胞上のSNAREが、膜上のSNAREを認識し、融合させる
（通常、膜は融合できない）。
・HIVの感染は類似のメカニズムで起こる。
