Shuttle of proteins between mitochondria and the ER

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K19406
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: 多賀谷 光男 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30179569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若菜 裕一 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (90635187)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: 小胞体 / ミトコンドリア / 膜タンパク質 / オートファジー / カルシウム

Outline of Annual Research Achievements

タンパク質はオルガネラへと輸送されて定着し機能を発揮するが、近年、小胞体とミトコンドリアの間では生合成経路および定着後の生理環境の変化（飢餓等）において、膜タンパク質が２つのオルガネラ間を移動することが示唆されている（後者における例は、ミトコンドリア局在のシトクロムb5）。syntaxin 17（Stx17）は、富栄養条件下ではミトコンドリアおよび小胞体のミトコンドリア接触部位（MAM）上に存在するが、飢餓状態になるとオートファゴソーム膜上へと移行する。飢餓誘導と同時に、SERCA阻害剤処理して小胞体へのカルシウムの取り込みを阻害すると、Stx17はオートファゴソームへと移行せず、小胞体内に留まる。この現象は、ミトコンドリアに局在していたStx17が、一度小胞体へと飛び移った後にオートファゴソームへと移行している可能性を示している。この飛び移りに関与しているタンパク質を同定するために、栄養飢餓と、SERCA阻害剤処理によってStx17結合タンパク質が変化しているかを免疫沈降法によって調べた。その結果、飢餓およびSERCA阻害剤単独では顕著な結合タンパク質の変化がなかったが、両方の処理によって245 kDa以上のいくつかのタンパク質との結合が減少していた。一方、結合が増加しているタンパク質は明確には同定されなかった。
オートファジーに関与するVMP1はSERCAと結合・活性化してカルシウムの小胞体への取り込みを促進することで、隔離膜の小胞体からの解離（閉じたオートファゴソームの形成）を促進していることがごく最近報告されている。VMP1の発現抑制はSERCAの失活を引き起こすので、SERCA阻害剤処理と同等と考えられる。それゆえ、Stx17やシトクロムb5のミトコンドリアからオートファゴソームへの移行にVMP1が関与するかどうかを現在調べている。