芳香 SCIENCE74-3 （2025）

ジアシルグリセロールキナーゼと様々な生理機能と病態との関連
─がん，がん免疫，2 型糖尿病，精神疾患等との関連─
千葉大学特任教授・名誉教授 坂根

はじめに
私は、1987 年に北海道大学大学院薬学研究科博士課程修了し、薬学博士の学位取得後、学術振興会特別研究員 PD（博士課程在学中に特別研究員DC 採用）として 1 年間北大・薬で研究に従事した。その後、1988 年 4 月に札幌医科大学医学部 生化学教室（加納英雄教授）の助手になり、講師，助教授，准教授として勤めた。その間、1998 年から 2 年半、ユタ大学ハンツマン癌研究所（Stephen M. Prescott 教授）で訪問研究員として研究を行った。そして、2009 年 4月千葉大学大学院理学研究科化学コース（現在は理学研究院化学研究部門に改称）に教授として赴任した。15 年間勤め、2024 年 3 月に退官したが、大型研究費に採択されたので特任教授（Research professor）として現在も研究を続けている。札幌医科大学に赴任してから、一貫してジアシルグリセロール（DG）キナーゼ（DGK）に関する研究を行ってきた。幸い、論文も数多く発表することができ、研究費も研究を遂行するための充分量を獲得でき、楽しく研究を進めることができた。本稿では、私のライフワークである
DGK について紹介したいと思う。
DGK は DG（グリセロールの 1 位と 2 位に脂肪酸がエステル結合）をリン酸化してホスファチジン酸（PA）に変換する酵素である（図１）。哺乳類の DGK は、10 種の独立した遺伝子によってコードされるアイソザイム（α〜κ）から成る分子ファミリーを形成しており、各 DGK アイ ソザイムは C1 ドメイン（ zinc fingerstructure，2〜3 個）と触媒ドメインの共通領域に加えて、それぞれに特徴的な機能ドメインを持ち、その構造的特徴から I 型（α，β，γ）、II 型（δ，η，κ）、III型（ε）、IV 型（ζ，ι）、V 型（θ）に分類される 1)（図２）。 I 型は分子内に 2 個の EF ハンド（Ca2+結合能をもつ）を、II 型はプレクストリンホモロジー（PH）ドメイ
ンと sterile α motif（SAM）ドメインを、IV 型はアンキ

郁夫 （25 期 1982 年卒）

リ ン リ ピ ー ト （ 4 個 ） と MARCKS （ myristoylated,alanine-rich C-kinase substrate）のリン酸化部位類似配列を、V 型は３個の C1 ドメインと Gly/Pro に富む領域を持っている。εアイソザイムは C1 ドメイン以外に特徴的な機能ドメインをもたない。
DG は最も単純なグリセロ脂質であるので、それをリン酸化する酵素が重要な生理機能を制御するとは考えられてこなかったが、興味深いことに、ここ 20
年ほどで、各 DGK アイソザイムが想像以上に多彩な生理機能や病態に関与することが我々の研究を含めて明らかになってきた。 DG の 2 本の脂肪酸は多様性（炭素数と不飽和結合の数（場所））があるが 、DGK の基質の DG はホスファチジルイノシトール（PI）代謝回転由来のアラキドン酸（20：4（X：Y＝脂肪酸の炭素の数：脂肪酸の不飽和結合の数））含有 DG であると長年信じられてきた。しかし、最近、各 DGK アイソザイムは、それぞれ異なる DG 分子種をリン酸化して（PA 分子種を産生して）おり、DGK がこれまで想定されていなかった PI 代謝回転とは異なる新規の情報伝達経路を形成することが分かってきた。我々の知見を中心に各 DGK アイソザイムの生理機能や病態との関連、更には、それらが産生する PA 分子種について概説する。
１．DGKα（Ⅰ型）
DGKα は T 細胞（T リンパ球）で強く発現している。

-1-

T 細胞抗原受容体や G 蛋白質共役型受容体の刺激
時に、DGKα は DG を消費することによる RasGRP（C1 ドメインに DG が結合して活性化する）の活性抑制を通じて受容体刺激の伝達を減弱させ anergy 状態（不活性・非増殖状態）に誘導する 2)（表１）。DGKαは、これらの刺激によって細胞膜へ移行し、DG を消費して RasGRP を細胞膜から解離させて不活化する。
DGKαを阻害すると、T 細胞の anergy 状態から回復することから、がん免疫亢進の標的として多くの製薬企業から注目されている。DGKαが T 細胞（非増殖状態）中で産生する PA 分子種は主に 16:0/16:1-と-2-16:0/18:1-PA であるという結果が得られた 3)。
一方、DGKα はがん化により発現誘導される 4, 5)。
DGKα はメラノーマ細胞の腫瘍壊死因子-α 依存性のアポトーシスを NF-κB の活性化を介して強く抑制する 4) （表１）。また、DGKα は肝細胞がんにおいてもMEK/ERK 系の活性化を介して細胞増殖を促進していることが明らかになった 5)（表１）。従って、DGKαの阻害剤はがんの細胞死を誘導することができると考えられる。
我々は、DGKαを特異的に阻害する化合物を同定した 6, 7)。本化合物は、T 細胞（Jurkat 細胞）を活性化（インターロイキン-2 産生亢進）した。同時に、メラノーマ細胞等のがん細胞の細胞死を誘導した。従って、
DGKα特異的阻害化合物は、がん細胞の細胞死を直接誘導し、且つ、がん免疫によって間接的に細胞死を誘導するという二重の効果が期待されることが分かった。また、DGKαがメラノーマ細胞中で産生する PA 分子種は主に 16:0/16:0-と 16:0/18:0-PA であるという結果が得られた 7)。
２．DGKβ（Ⅰ型）
DGKβ のノックアウト（KO）マウスは恐怖心の欠如や過活動等の双極性障害の躁状態様の表現型を示し、その表現型は、双極性障害（躁状態）の治療薬であるリチウムによって抑制されたた 8) （表１）。更に、
DGKβ-KO マウスの神経は分岐が減少し、DGKβ は神経突起スパイン伸長に関与することが示された（表１）。
３．DGKγ（Ⅰ型）
DGKγ は DGKα と共に膵臓 β 細胞におけるインスリン分泌を制御することが報告された 9)（表１）。また、
DGKγ は、Rac1 及び Rac GTPase-activating protein の一つである β2-chimaerin（PA により活性化される）と複合体を形成して Rac1 活性を抑制する 10)（表１）。
DGKγの KO マウスは、プロテインキナーゼ C（PKC）γ（C1 ドメインに DG が結合して活性化する）の活性化を介して小脳の運動調整機能、長期抑制（LTD）、およびプルキンエ細胞の樹状突起の発達に障害を示すことが報告された 11)。
４．DGKδ（Ⅱ型）
我々は、DGKδ の KO マウスが、誕生時にまぶたが無く、更に、肺や皮膚の形態に顕著な異常が見られる等、上皮系の細胞の分化や増殖に不全があることを明らかにした 12)。本マウスは、肺が機能しないことで生後 24 時間以内に死亡した。更に生化学的解析を行った結果、DGKδ は上皮増殖因子（EGF）受容体下流の PKC と相互作用し、その活性を抑制することで本受容体の活性・発現を維持・活性化していることが明らかになった（表１）。
２型糖尿病患者の骨格筋中では DGKδ の蛋白質量が約半分に減少していることが見出された 13)。更に、DGKδ の KO マウス（ホモ体は生後 24 時間以内に致死なのでヘテロ体）は、インスリン抵抗性惹起や肥満等の２型糖尿病様の表現型を示す等、DGKδ が本症発症・増悪化の新たなキーエンザイムであること-3-が示された 13)（表１）。DGKδ の発現量が低下することによって蓄積した DG が PKCδ を活性化し、PKC によるインスリン受容体基質 1 の Ser307 のリン酸化がその発現・活性を低下させ、インスリン抵抗性を増大させると考えられる。C2C12 マウス筋芽細胞において、高濃度グルコース刺激時に、DGKδ 依存的に主に14:0/16:0-, 16:0/16:0-, 16:0/18:0-PA が産生された 14)。
これらの分子種は、PI 代謝開演由来のもの（20:4 含有 PA）とは異なり、予想外の結果であった。そして、その基質の DG の供給は、ホスファチジルコリン特異的ホスホリパーゼ C によるものであることが示唆された 14)。更に、その上流の DG 供給酵素の候補として、スフィンゴミエリン合成酵素関連蛋白質を同定した 15,16)。
２型糖尿病患者の骨格筋中では DGKδ の蛋白質量が半減しているので 13)、その量を上げる（回復させる）ことが出来れば、本症の予防・治療に繋がるのではと考え、DGKδ の蛋白質量を上昇させる物質を探索したところ、ミリスチン酸（14:0，遊離型）が細胞レベル（C2C12 細胞）で特異的に DGKδ蛋白質量を増加（倍増）させ、更に、インスリン依存性の糖の取り込みを亢進することが明らかになった 17)。一方、ラウリル酸（12:0）やパルミチン酸（16:0），ステアリン酸（18:0），
更には不飽和結合を持つ脂肪酸では効果が無かった。更に、ミリスチン酸は個体レベル（2 型糖尿病モデル（Nagoya-Shibata-Yasuda）マウス）で DGKδ蛋白質量（骨格筋）を増加させ、糖負荷試験での血糖値を顕著に低下させた 18)。また、ミリスチン酸は DGKδ蛋白質の安定性を上昇させ、その効果は脂肪酸（ミリスチン酸）、蛋白質（DGKδ）、細胞（C2C12 筋芽細胞）に特異的であり、極めて限定されたものであることが分かった 19)。
脳機能に関しては、DGKδ の部分欠損患者は、てんかんや自傷傾向等が認められた 20)（表１）。また、軽度の肥満も観察され（表１）、糖尿病との関連も興味深い。
我々は、DGKδの脳特異的 KO マウスを作成して、その表現型を解析した。本マウスは強迫性障害様の表現型を示し、その表現型は強迫性障害の治療薬であるフルオキセチン（セロトニントランスポーター（SERT）阻害薬）によって抑制された 21)（表１）。更に、
DGKδは SERT と相互作用して、その安定性を低下させることも明らかになった 22)（表１）。また、DGKδKO マウスの脳内ではセロトニン量が減少していた。
興味深いことに、melanona-associated antigen D1（アダプター蛋白質）と Praja-1（ユビキチン E3 リガーゼ）

が DGKδと相互作用して、SERT のユビキチン化を促進することが明らかになった 23)（表１）。また、DGKδ-KO マウスの脳では 18:0/22:6-PA が減少しており、DGKδは脳内では 18:0/22:6-DG を基質とすると考えられた 24)（表１）。
５．DGKη（Ⅱ型）
我々は、DGKη（胃がんをはじめとするがん細胞において発現が亢進している）は EGF 刺激に応答してC-Raf/B-Raf と相互作用して C-Raf を活性化し、その下流の MEK/ERK の活性を増大させ、HeLa 細胞の増殖を亢進していることを報告した 25)（表１）。
DGKη は大脳にも強く発現している。Baum らは全ゲノム関連解析（GWAS）によって DGKη 遺伝子と双極性障害との間に相関がある可能性を示している 26)（表１）。実際、DGKη の KO マウスを作成して表現型を解析したところ、リチウム感受性の躁状態様（双極性障害様）の表現型を示した 27)。また、DGKη-KO マ
ウスの脳では 18:1/20:2-, 18:1/22:2-PA が減少しており、DGKη は脳内ではこれらの PA 分子種を産生すると考えられた 28)（表１）。更に、DGKη-KO マウスの脳内ではドーパミンとリン酸化されたドーパミントランスポーター（DAT，リン酸化されるとシナプス間隙のドーパミンを取り込むのではなく、逆にプレシナプスからシナプス間隙へドーパミンを放出する）の量が増え、また、DAT をリン酸化する PKCβのリン酸化（活性化）も亢進しすることを明らかにした 29)。
６．DGKκ（Ⅱ型）
脆弱 X 症候群は発達遅滞・知的障害を特徴とする疾患で、RNA 結合蛋白質である fragile X mentalretardation protein（FMRP）の消失によって引き起こされ る 。 最 近 、 cross-linking immunoprecipitation 法（CLIP）により。FMRP の標的が DGKκ mRNA であることが突き止められた 30)（表１）。そして、FMRP の消失により DGKκ 蛋白質量が減り、そのことによって蓄積した DG が PKCαを活性化し、減少した PA がmTOR の活性抑制をもたらすことで、脆弱 X 症候群が発症すると考えられた（表１）。DGKκが脳中で産生する PA 分子種は主に 18:0/18:1-, 18:1/20:1-PA であった。

作を伴う電気けいれんショックに対するより高い抵抗性を示し、海馬穿通枝路歯状顆粒細胞シナプスにおける長期増強（LTP）が減弱していた 31)（表１）。本KO マウス大脳皮質中のアラキドン酸含有 DG とアラキドン酸の量が低下しており、PI4,5-二リン酸シグナ
ル伝達経路（PI 代謝回転、主に 18:0/20:4-PA を産生）が強く影響を受けていた。以上から、DGKε が PI 代謝回転の制御を通じて、神経可塑性やてんかん誘起機構に関連した神経伝達経路の調節に関与している
こ と が 示 さ れ た 。 ま た 、 DGKε の ノ ッ ク ダ ウ ン はhuntingtin 変異体の毒性をブロックすることが報告された 32)。従って、DGKε がハンチントン病の病状悪化因子の一つである可能性がある（表１）。
８．DGKζ（Ⅳ型）
DGKζは DGKαと同様に RasGRP の活性抑制を通じて T 細胞の機能を低下させる 2)（表１）。従って、DGKζも、その阻害化合物が T 細胞の活性・機能を亢進すると考えられるので、がん免疫の標的として注目されている。実際、DGKαとζの活性・量を同時に低下させると、それぞれ単独よりも免疫活性を強く増強し、且つ、がん細胞の細胞死も強く誘導した 33)。
DGKζ は脳中で興奮性シナプスに局在し、PSD-95と相互作用している。DGKζ の KO マウスの脳では神経突起スパイン密度が減少し、興奮性シナプス伝達が低下していた 34)（表１）。従って、DGKζ はスパイン密度の維持において重要な役割を果たすと考えられる。
神経芽腫細胞（Neuro-2a 細胞）のレチノイン酸や血清飢餓による分化刺激時に 16:0/16:0-PA が顕著に増加し、その産生には DGKζ が主に寄与していることが明らかになった 35)。
９．DGKι（Ⅳ型）
DGKι の KO マウスを用いた実験により、DGKι はDG を 消 費 す る こ と に よ っ て 、 RasGRP3 の 活 性（RasGRP3 は C1 ドメインに DG が結合することにより活性化する）を抑制して Rap1 の活性を低下させる
ことを示した 36)（表１）。Rap1 は Ras 活性を抑制する
ので、DGKι は Ras を間接的に活性化する（細胞増殖等を亢進する）。実際、DGKι-KO マウスではホルボールエステル塗布による Ras 依存性の皮膚がんの発症が抑制されていた。
DGKι-KO マウスの脳の解析により、DGKι は代謝型グルタミン酸受容体依存性 LTD（mGluR-LTD）におけるシナプス前部からの伝達物質放出の制御制

７．DGKε（Ⅲ型）
DGKε は PI 代謝回転由来の 18:0/20:4-DG を選択的にリン酸化する唯一のアイソザイムである。DGKεは脳で強く発現し、その KO マウスは短期強直性発-4-御に関与することが明らかになった 37)（表１）。mGluRLTD においては、PKC の活性制御が寄与していた。

5)
6)
7)

１０．DGKθ（Ⅴ型）
GWAS により、DGKθ が家族性パーキンソン病の原因遺伝子の一つである可能性が示された 38)（表１）。
DGKθ は in vitro で 18:1/18:1-PA を産生する。興味あることに、我々は、様々なリン脂質の分子種の中で18:1/18:1-PA が最も強くα-シヌクレインと結合し、その凝集（パーキンソン病発症の原因の一つとされる）を促進することを示した 39)。
おわりに以上の様に、DGK は予想以上に広範で多彩な生理機能・病態形成制御に関与しており、各 DGK アイソザイムは、それぞれに特異的な機能を担っていることが明らかになって来ている。更に、産生される PA分子種及び消費される DG 分子種がアイソザイムによって、また、細胞や刺激、生理機能・病態によって異なる可能性があるというデータが蓄積されてきている。各 DGK アイソザイムが PI 代謝回転とは独立した新規の情報伝達経路を形成している可能性が高い。近い将来、この興味ある現象や経路の全貌が明らかになることを期待したい。
上述の様に、DGK アイソザイムは様々な疾患の病態形成において重要な役割を担うことが明らかになり、DGK アイソザイムは魅力的な創薬ターゲット・健康食品ターゲットとして認識されつつある。例えば、
DGKαやζの阻害化合物は、抗がん剤及びがん免疫増強剤（そしてデュアル効果のある薬剤）として有望であると考えられる。また、ミリスチン酸も２型糖尿病や肥満を予防する健康食品として有望と考えられる。今後、各 DGK アイソザイムを特異的に活性制御する化合物等が同定・開発されれば、各 DGK アイソザイムが決定的に制御する（もしくは潜在的に関与する可能性のある）上述の疾病の治療薬やがん免疫増強剤の開発も視野に入るものと考えられる（表１）。
参考文献
1) Sakane F. et al. Int. J. Mol. Sci. 21, 6794 (2020).
2) Olenchock B. A. et al. Nat. Immunol. 7, 1174–1181(2006).
3) Murakami Y. et al. Biochem. Biophys. Res.
Commun. 525, 1054–1060 (2020).
4) Yanagisawa K. et al. Biochim. Biophys. Acta-Mol.
Cell Biol. Lipids 1771, 462–474 (2007).

-5-Takeishi K. et al. J. Hepatol. 57, 77–83 (2012).
Liu, K. et al. J. Lipid Res. 57, 368–379 (2016).
Yamaki, A. et al. J. Cell. Biochem. 120, 10043–10056 (2019).
8) Kakefuda K. et al. PLoS One 5, e13447 (2010).
9) Kurohane Kaneko Y. et al. Endocrinology 154,4089–4098 (2013).
10) Yasuda S. et al. FEBS Lett. 581, 551–557 (2007).
11) Tsumagari R. et al. eNeuro 7, 0319–19 (2020).
12) Crotty T. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 103,15485–15490 (2006).
13) Chibalin A. V. et al. Cell, 132, 375–386 (2008).
14) Sakai H. et al. J. Biol. Chem. 289, 26607–26617(2014).
15) Murakami, C. et al. J. Biol. Chem. 295, 2932–2947(2020).
16) Murakami, C. et al. J. Biol. Chem. 296, 100454(2021).
17) Wada Y. et al. Lipids 51, 897–903 (2016).
18) Takato T. et al. Diabetologia, 60, 2076–2083(2017).
19) Iwata, K., et al. Biochim. Biophys. Acta-Mol. Cell
Biol. Lipids 1864, 1031–1038 (2019).
20) Leach N. T. et al. Am. J. Hum. Genet. 80, 792–799(2007).
21) Usuki T. et al. Brain Res. 1648, 193–201 (2016).
22) Lu Q. et al. Biochem. Biophys. Res. Commun. 497,1031–1037 (2018).
23) Lu Q. et al. Biochim. Biophys. Acta-Mol. Cell Biol.
Lipids 1865, 158608 (2020).
24) Lu Q. et al. FEBS Lett. 594, 1787–1796 (2020).
25) Yasuda S. et al. J. Biol. Chem. 284, 29559–29570(2009).
26) Baum A. E. et al. Mol. Psychiatry 13, 197–207(2008).
27) Isozaki T. et al. J. Neurochem. 138, 448–456(2008).
28) Komenoi S. et al. Biochem. Biophys. Rep. 19,100660 (2019).
29) Asami M. et al. FEBS Lett. 595, 1313–1321 (2021).
30) Tabet R. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 113,E3619-3628 (2016).
31) Rodriguez De Turco E. B. et al. Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 98, 4740-4745 (2001).
32) Zhang N. et al. J. Biol. Chem. 287, 21204-21213(2012).

33) Takao S., et al. J. Cell. Biochem. 122, 494–506(2021).
34) Kim K. et al. EMBO J. 28, 1170-1179 (2009).
35) Misuno S. et al. Biochem. Biophys. Rep. 8, 352359 (2016).
36) Regier D. S. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 102,7595-7600 (2005).

37) Yang J. et al. EMBO J. 30, 165-180 (2011).
38) Pankratz N. et al. Hum. Genet. 124, 593-605(2009).
39) Misuno S. et al. FEBS Lett. 591, 784-791 (2017).
同窓会 HP： 2024 年 5 月 28 日公開-6-