Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
小胞体におけるフォールディングに失敗した膜タンパク質は、細胞毒性を防ぐため速やかに分解される。このような不良膜タンパク質の選択的な分解経路としては、プロテアソーム依存的な小胞体関連分解しか知られていなかった。しかし我々の最近の研究から、小胞体には選択的リソソーム分解を介した膜タンパク質の新たな品質管理機構が存在することが明らかとなった。この経路において不良膜タンパク質は、アダプタータンパク質TOLLIPに認識されて細胞質PI3P小胞へと移行したのち、リソソーム分解される。本研究ではさらなる分子メカニズム解析を通し、この経路の全体像や存在意義の解明を目指す。
昨年度までの解析の結果、細胞質タンパク質TOLLIPはERに蓄積したフォールディング不全の不良膜タンパク質をそのフォールディング異常やユビキチン鎖を手がかりに認識し、リン脂質PI3P依存的な何らかの膜輸送機構を介してリソソームへと輸送していることが示唆されていた。本年度は、この膜輸送メカニズムの詳細に迫るため、当研究科機能病態学教室との共同研究で光-電子相関顕微鏡法（CLEM）を用いて膜輸送を担う構造の観察を行った。はじめに、BiFC（Bimolecular Fluorescence Complementation）法を用いてTOLLIPが基質を認識した後のTOLLIP-基質複合体が特異的に蛍光を発するようにしたところ、この複合体はPI3Pが豊富なpuncta構造に局在した。このPI3P punctaをCLEM法で電子顕微鏡観察したところ、エンドソーム様の一層の膜で覆われた小胞であることが見出された。このpuncta内は酸性環境でなく、従ってリソソームへと到達する前の輸送中間体であることが示唆された。以上より、TOLLIPは不良膜タンパク質基質を認識したのち、PI3Pが豊富なエンドソーム様小胞へ基質とともに移行することで最終的な基質のリソソームへの移行と分解を促進することが示唆された。以上の研究成果を報告する論文を、今年度、国際学術誌にて報告した（Hayashi et al., EMBO J, 2023）。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022 Other
All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 1 results, Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)
The EMBO Journal
Volume: 42 Issue: 23
10.15252/embj.2023114272
https://github.com/TakaoFujisawa/SOD1_database
