Analysis of GPI-anchored protein sorting zone at the ER exit site

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Toward an integrative understanding of functional zones in organelles
• Project/Area Number: 17H06420
• 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: Institute of Physical and Chemical Research (2018-2021); The University of Tokyo (2017)
• Principal Investigator: Nakano Akihiko 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 副センター長 (90142140)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒川 量雄 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 専任研究員 (40333504)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 超解像ライブイメージング / GPIアンカー選別ゾーン

Outline of Final Research Achievements

Sorting zones of GPI-anchored and non-anchored proteins were visualized in yeast. COPII vesicles, carriers of ER-to-Golgi transport, accumulate at ER exit sites (ERES). GPI-anchored and non-anchored proteins were shown to enter distinct ERES, providing evidence for the presence of sorting zones in the ER. The GPI-anchor lipid contains very long chain ceramide in yeast. In a mutant strain that are deficient in synthesizing very long chain ceramides, GPI-anchored and non-anchored proteins both entered the same ERES, indicating that the chain length of ceramides is critical for the sorting of these proteins at ERES.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タンパク質の細胞内選別輸送は、細胞の生命活動に必須であり、組織・器官形成や環境応答に至るさまざまな高次生命機能を支えるきわめて重要な過程である。膜タンパク質の選別に膜脂質が重要な役割を果たすだろうということは古くから提唱されてきたが、膜は非常にダイナミックな性質をもつため、生きた細胞でそれを直接証明することは難しかった。本研究では、我々が開発した高速超解像ライブイメージング顕微鏡を用い、セラミド脂質の脂肪酸鎖長が決定的に重要であることを世界で初めて証明することができた。細胞生物学の基礎における大きなブレークスルーとなる成果である。