ER exit site構築のためのSec16-Sed4間の機能制御

Research Project

Project/Area Number	21K06164
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 44010:Cell biology-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	依光朋宏東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (00534364)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	小胞体 / COPII / 膜曲率 / ER exit site / 小胞輸送
Outline of Research at the Start	小胞体からの輸送小胞が形成されるER exit siteの構築メカニズムは未解明である。ER exit siteの構築に機能するSec16は小胞体膜タンパク質Sed4と相互作用することが25年以上前に発見されたが、その報告以降さらなる研究がなされておらずその機能的意義は不明である。本研究ではSec16-Sed4間相互作用の作用機序や、そのER exit site構築や小胞形成の制御に関わるメカニズムを生化学的手法ならびにライブセルイメージング解析などのアプローチにより解明を試みる。
Outline of Annual Research Achievements	Sec12とSed4は小胞体膜タンパク質であり細胞質ドメインのアミノ酸配列に高い相同性を共有する。Sec12はCOPII小胞形成因子Sec16との相互作用せず、COPII小胞形成ドメインであるER Exit Site (ERES)に集積しない。一方、蛍光顕微鏡を用いたライブセルイメージングにより、Sec4はERESに集積し、その細胞質ドメインを介したSec16との相互作用がERESへの集積に必要であることを昨年度までに見出した。本年度はSed4はERES集積メカニズムをさらに調べるための実験を行なった。細胞質ドメインがSec12由来、それ以外のドメインがSed4由来であるキメラ変異体Sed4-12NはSec12と同様にERESには集積しない。Sed4-12NとSec16の相互作用の検証を行うと、予想された通り両タンパク質は相互作用を示さなかった。 Sed4-12Nは小胞体のチューブやシートの縁といった膜曲率の高い領域に特異的に局在する。このような領域への局在をSec12は示さない。これらの結果からSed4はSec16との相互作用が失われた状況で小胞体膜の高曲率領域に局在する可能性を考えた。そこで昨年度作成したSed4相互作用部位を欠損するSec16変異体を発現する細胞を用いこの可能性の検証を行なった。予想通りこのSec16変異体発現細胞では野生型Sed4はSed4-12Nと同様の局在パターンを示した。 Sed4-12Nはその特異的局在にSed4由来の小胞体内腔ドメインの働きが必要であるためその機能解析を行なった。Sed4は内腔ドメインを介して自己相互作用することを発見した。以上の結果から小胞体膜の特にチューブやシートの縁といった領域に局在するSed4がSec16と相互作用することでERESに集積されるというモデルを描くことができた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度までの研究によりSed4、Sec16のERES局在メカニズムの一端を明らかにすることができた。また局在メカニズムに関わるモデルも描いた。得られた研究成果をまとめ論文として投稿することがきた。これらの成果から本課題は申請計画通りに進捗していると考える。
Strategy for Future Research Activity	Sed4のERES局在メカニズムの機能解析を引き続き行う。またSed4のGTPase機能へのSec16の影響は不明であるため本課題を検証するための実験を行う。