細胞内輸送小胞の形成を支える動的秩序の解明

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102509
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐藤 健 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (00303602)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 小胞体 / COPII / 低分子量GTPase / 小胞輸送 / 輸送小胞

Outline of Annual Research Achievements

真核細胞内の小胞輸送における小胞形成は、コートタンパク質が低分子量GTPaseによる調節を受けながら連結・重合していくのを駆動力としている。この反応において、コートタンパク質が時空間的に制御されながら膜上に集合し、秩序だって重合しながら膜を変形させていった後に膜をくびり切り、特定の物質を詰め込んだ膜小胞が形成されるという一連の過程については不明な点が多く残されている。本研究では、出芽酵母の小胞体における小胞（COPII小胞）形成反応に注目し、反応に関わる因子群が膜上で繰り広げる動的な秩序形成の原理について解析を行う。平成２７年度は、昨年度に実験系の拡張を行った、顕微鏡下に形成させた人工脂質平面膜上にCOPII小胞形成反応を再構成して可視化する実験系を用いて、COPII小胞形成過程におけるコートタンパク質のダイナミクス解析を行った。その結果、COPII小胞の外殻を形成するSec13/31コートタンパク質は、COPII小胞の形成において中心的な役割を果たす低分子量GTPaseであるSar1が膜からの解離した後も安定して膜上にクラスターを形成していることが明らかとなった。また、Sar1のヌクレオチド交換因子を行うSec12は、膜上でCOPIIコートが形成するクラスターから排除を受けることが明らかとなった。これらの結果から、COPII小胞の形成過程において、COPIIコートの連結反応と、その反応の調節を行うSar1との時空間的な関係が明らかとなった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Distribution of Sec24 isoforms to each ER exit site is dynamically regulated in Saccharomyces cerevisiae (2015)
  • Author(s): Iwasaki, H., Yorimitsu, T., Sato, K.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 589 Issue: 11 Pages: 1234-1239
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.04.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞内輸送でタンパク質を目的地へ：小胞体から始まる小胞輸送 (2015)
  • Author(s): 佐藤 健
  • Journal Title: 膜（Membrane） Volume: 40 Pages: 2-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sec23 homolog Nel1 is a novel GTPase-activating protein for Sar1 but does not function as a subunit of the COPII coat. (2014)
  • Author(s): Kodera, C., Yorimitsu, T., Sato, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289 Pages: 21423-21432
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular mechanisms of Sar/Arf GTPases in vesicular trafficking in yeast and plants. (2014)
  • Author(s): Yorimitsu, T., Sato, K., Takeuchi, M.
  • Journal Title: Front. Plant Sci. Volume: 5 Pages: 411-411
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00411
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Sec16 N末端領域によるCOPIIタンパク質の制御とCOPII小胞の形成機構 (2015)
  • Author(s): 依光朋宏、佐藤 健
  • Organizer: 第88回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] VISUALIZATION OF COPII MINIMAL MACHINERY DURING MEMBRANE ASSOCIATION IN AN ARTIFICIAL PLANAR LIPID BILAYER (2015)
  • Author(s): Iwasaki, H., Sato, K.
  • Organizer: 新学術領域「動的秩序と機能」第4回公開国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学・西新プラザ（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-11-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 小胞体における輸送小胞形成の時空間制御 (2015)
  • Author(s): 佐藤 健
  • Organizer: 第13回日本糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-10-19
  • Invited
• [Presentation] 動態解析により得られたCOPⅡ小胞形成因子の膜への集合モデル (2015)
  • Author(s): 岩崎寛彦、佐藤 健
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30
• [Presentation] 人工脂質平面膜を用いたCOPII小胞形成因子の動態解析 (2014)
  • Author(s): 岩崎寛彦、佐藤 健
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] COPII小胞形成におけるSec16 N末端領域の機能解析 (2014)
  • Author(s): 依光朋宏、佐藤 健
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [Presentation] 出芽酵母をモデルとした小胞体における輸送小胞形成の時空間制御 (2014)
  • Author(s): 佐藤 健
  • Organizer: 第186回酵母細胞研究会例会
  • Place of Presentation: キリンビール(株)横浜工場総合棟（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-07-11
  • Invited