ARF-COPI輸送系が関与する新たな細胞機能の解析

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 21113512
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中山 和久 京都大学, 薬学研究科, 教授 (40192679)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2010: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2009: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: メンブレントラフィック / 小胞輸送 / COPI / Arf / 脂肪滴

Research Abstract

COPI被覆小胞は、ゴルジ体から小胞体へのタンパク質や脂質の逆行輸送を仲介する。前年度までに、COPI小胞のコートタンパク質であるCOPI複合体のサブユニットや、COPIを小胞膜へとリクルートするために必要な低分子量GTPaseのArf、およひそのGEFであるGBF1、あるいはGAPであるArfGAP1-ArfGAP3をノックダウンしたり、Arf-GEFの阻害薬であるブレフェルジンA(BFA)やゴルジサイドA(GCA)で細胞を処理したりすると、脂肪滴のサイズが大きくなることを見いだした。このような条件下では、細胞内のトリグリセリド含量が増大していることから、ARF-COPI系を介するゴルジ体から小胞体への逆行輸送の遮断がトリグリセリドの合成の冗進、あるいは分解の低下を引き起こすと考えられた。
そこで、トリグリセリドの合成が促進される可能性、および分解が抑制される可能性について検討した。その結果、ARF-COPI系を介する逆行輸送の遮断時には、トリグリセリドの合成が促進されると考えられた。
脂質合成全般の冗進に関与するマスタースイッチとして転与因子SREBPがある。SREBPは通常は不活性型として小胞体に存存するが、コレステロール欠乏時などにはゴルジ体に移行して、S1PとS2Pというプロテーアーゼによる限定切断を受けて活性化する。細胞をBFAやGCAで処理すると、S1PやS2Pがゴルジ体から小胞体へと移行してSREBPを活性化することを見いだした。
一方、6種類存在するArfのうち、どのアイソフォームはこの脂肪滴形成に関与するのかについてRNA干渉法によって検討した。その結果、クラスIIに属するArf4とArf5が脂肪滴形成にとって重要であることを見いだした。

Research Products

• [Journal Article] Arfaptins Are Localized to the trans-Golgi by Interaction with Arll, but Not Arfs (2011)
  • Author(s): Man, Z., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 11569-11578
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional Cross-Talk between Rab14 and Rab4 through a Dual Effector, RUFY1/Rabip4 (2010)
  • Author(s): Yamamoto, H., et al.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell Volume: 21 Pages: 2746-2755
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ArfGAPs participate in coat protein I-mediated transport (2009)
  • Author(s): Saitoh, A., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 13948-13957
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential effects of depletion of ARL1 and ARFRP1 on membrane trafficking between the trans-Golgi network and endosomes (2009)
  • Author(s): Nishimoto-Morita, K., et al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 10583-10592
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The retroendocytosis pathway of ABCA1/apoA-I contributes to HDL formation (2009)
  • Author(s): Azuma, Y., et al.
  • Journal Title: Genes Cells 14 Pages: 191-204
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regulation of Membrane Traffic by Arf6 and Rab11 during cell division (2010)
  • Author(s): Nakayama, K.
  • Organizer: FASEB Summer Research Conference, "Arf Family G Proteins"
  • Place of Presentation: Carefree, Arizona, USA
  • Year and Date: 2010-08-18
• [Presentation] CRESCent:紡錘体極中心体のまわりに形成されるリサイクリングエンドソームのクラスター (2010)
  • Author(s): 中山和久
  • Organizer: 第115回日本解剖学会全国学術集会シンポジウム
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-03-28