2017 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of "Response zone" and " Communication zone" in mitochondria and Golgi apparatus
| Project Area | Toward an integrative understanding of functional zones in organelles |
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| Project/Area Number |
17H06414
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
清水 重臣 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (70271020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 康 山形大学, 理学部, 准教授 (50631876)
細谷 孝充 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (60273124)
吉田 秀郎 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (60378528)
矢木 宏和 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 講師 (70565423)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ゴルジ体 / ミトコンドリア / 小胞体 / ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１つのオルガネラの中には、異なる役割を担う場が存在し、本領域ではこれをオルガネラ・ゾーンと命名して解析している。本研究では、「ミトコンドリアとゴルジ体の応答ゾーン」、「ミトコンドリアと小胞体、ゴルジ体の連携ゾーン」を中心に解析を行ない、以下の知見を明らかにした。
１、ゴルジ体ストレス応答ゾーン：このゾーンには、ゴルジ体ストレス時に、過剰な分泌たんぱく質の蓄積を抑制するためのGOMEDゾーン、プロテオグリカン型糖鎖修飾を行うプロテオグリカン・ゾーン、小胞体からゴルジ体へのコレステロール輸送を担うコレステロール・ゾーンなどが存在する。(1)GOMEDに関しては、この機構がトランスゴルジ膜の変形によってもたらされること、即ち、トランスゴルジ膜の形状が変化し、これが分泌タンパク質をラッピングし、分解に寄与することを明らかにした。また、一連のゴルジ体動態の観察、関連分子の同定、欠損マウスの作成を行った。(2)プロテオグリカン・ゾーンに関しては、これを制御するエンハンサー配列の同定に成功した。(3)コレステロール・ゾーンに関しては、コレステロールの輸送タンパク質であるOSBPの阻害剤やノックダウンによって、ゴルジ体の断片化やTFE3経路の活性化が生じることを見いだした。
２、ミトコンドリア・小胞体（Mt-ER)連携ゾーン：出芽酵母におけるMt-ER連携ゾーン形成因子ERMES複合体の機能，構造解析を行った。また，ERMES構成因子をGFPとの融合タンパク質として発現させることで，出芽酵母におけるMt-ER連携ゾーンを可視化し，その動態を解析した。さらに、Split-GFP分子を様々なオルガネラ膜上に局在化させることで，オルガネラ間連携ゾーンを可視化する実験系を構築した。この実験系により，オルガネラ間の新たな連携ゾーンの存在が明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ゴルジ体のストレス応答ゾーン解析においては、イメージング（膜の形態変化の捕捉）、分子生物学的解析（ゾーン形成に関わる分子の同定とシグナル伝達機構の解明）、遺伝学的解析（ゾーン形成ができないマウスの作成）、転写レベルでの解析、などが順調に進行し、多方面からの解析による相乗的効果が現れ、実態解明が急速に進行した。Mt-ER連携ゾーン解析に関しても、split GFPを用いた可視化ツールの開発に成功した他、ゾーン構成因子の構造解析(ERMES複合体の構造）、遺伝学的解析（酵母の遺伝学）、細胞生物学的解析が進み、実態解明が急速に進行した。
これらの成果は、原著論文9編、英文総説2編として発表に至っている他、次年度以降に向けて論文投稿も多く行われており、研究は順調に推移している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ゴルジストレス応答ゾーンやMt-ER連携ゾーンの解析に関しては、様々な手法を駆使して研究が進んでいる。これら多方面からの解析結果が有機的に連携していることから、現在の研究を引き続き進めることにより、応答ゾーン、連携ゾーンの実態解明に迫れるものと考えている。また、split GFPを用いた方法によって、新たなオルガネラ間の連携が見出されており、これらの実態解明にも行っていく予定である。
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