2018 Fiscal Year Annual Research Report
メラノサイト－ケラチノサイト間のメラノソーム受け渡し機構の解明
| Project/Area Number |
17J03558
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
丸橋 総史郎 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
|
| Keywords | ケラチノサイト / メラノソーム / Rab |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
私たちの皮膚に存在するメラノサイトはメラニン色素の合成に特化した細胞であり、メラノソームと呼ばれる黒色の特殊な細胞小器官を産生している。産生されたメラノソームはメラノサイト内を輸送され、デンドライトと呼ばれる突起状構造を介して、接触している周辺のケラチノサイトへと受け渡される。このメラノソームの受け渡しは肌の暗色化を引き起こすだけでなく、紫外線を吸収することで細胞核へのダメージを防ぐ重要な働きをしている。したがって、メラノソームの合成から受け渡しまでの一連の過程の分子機構の解明は、白皮症の治療や皮膚ガンの予防など医学的見地からも重要であると考えられる。これまでの研究において、メラノサイト内で起こる合成および輸送においては、その関連分子が数多く報告されており、多くの分子機構が明らかになっている。しかしながら、最後の受け渡しのステップに関しては関連分子がほとんど報告されておらず、その分子機構に関しては全くの謎と言っても過言ではない。
本研究はこの受け渡し過程の中でも、ケラチノサイトにおけるメラノソームの取り込みに着目し、取り込みの際の細胞膜構造の変化、及び細胞内小器官の関与の解明に挑戦する。本研究では、膜輸送制御因子であるRabタンパク質の関与を想定し、制御Rabの同定、およびそれらがどのようなタンパク質複合体で機能しているのかを明らかにすることで、 メラノソーム取り込み機構の解明を目指す。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はまず、マウス・培養メラノサイトを用いて、特異的なsiRNAによりマウスに存在する全てのRabを対象に網羅的なノックダウン実験を行った。この際、ケラチノサイトへのメラノソームの取り込みを定量・可視化するため、メラノソーム特異的なタグであるM-INKを指標として用いた。しかしながら、このスクリーニング系においては、メラノソーム取り込み（すなわち、細胞内に取り込まれたM-INKの量）に有意に影響を与えるRabを見いだすことはできなかった。しかし興味深いことに、同スクリーニング系において、とあるRab(RabX)のsiRNA処理によって、メラノソームと共にケラチノサイトに取り込まれたM-INKの分解が阻害されることを見出した。そこでさらなる解析のため、CRISPR-Cas9のシステムを用いて、RabXのノックアウト細胞株を作製し、メラノソーム分解に対する影響を調べた。その結果、このノックアウト株において、メラノソーム分解が遅延することを発見した。また、メラノソーム取り込みの際のRabXの細胞内動態をライブイメージングで調べたところ、 取り込まれたメラノソームの周辺にRabXが集まってくる様子を観察することができた。現在、さらなる機能解析としてRabXの関連分子に着目しており、より詳細なメラノソーム分解機構の解明を進めている段階である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
RabX関連分子に対して、RabXと同様にメラノソームの分解に関与しているのかを調べる。また、通常細胞とRabXノックアウト細胞から、取り込まれたメラノソームを単離し、違いを明らかにすることで、メラノソームの分解に関与する分子を見出す。さらにライブイメージングを用いて、RabX及び分解関連因子のメラノソーム取り込みの際の細胞内挙動を観察する。これらの結果を統合し、メラノソームがケラチノサイトにおいて、どのようなタイムスケールで、どのように分解されているのかを解明する。
|
