Molecular and functional analysis of a novel endocytic pathway associated with macropinocytosis

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K06831
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48010:Anatomy-related
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: Araki Nobukazu 香川大学, 医学部, 教授 (10202748)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江上 洋平 香川大学, 医学部, 講師 (80432780) ; 川合 克久 香川大学, 医学部, 助教 (80534510)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エンドサイトーシス / 膜輸送 / Rabタンパク質 / マクロパイノサイトーシス / ライブセルイメージング / 光遺伝学

Outline of Final Research Achievements

We found that Rab10-positive tubular structures arise from macropinocytic cups during an early stage of macropinocytosis in RAW264 macrophages and proposed that these structures represent a novel endocytic pathway. By live-cell imaging, we further demonstrated that the Rab10-positive tubular structures are dependent on microtubules, regulated by Rac1 and PI3K, and are associated with EHBP1, as a downstream molecule of Rab10. Upon PI3K inhibition, fluid-phase endocytosis thorough macropinosomes was switched to a membrane transport pathway through Rab10-positive tubules. It was also found that PD-L1, a target molecule for immune checkpoint therapy,is incorporated into Rab10-positive tubular endosomes and transported toward the Golgi region. Thus,this novel endocytic pathway may contribute to the intracellular transport of important membrane molecules.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によってマクロパイノサイトーシス経路から派生する新たなエンドサイトーシス経路としてRab10陽性管状エンドゾームの存在が確立され、その形成・制御の分子基盤や機能の一部が解明された.この経路は、通常のエンドサイトーシス経路と異なりリソゾームによる分解を受けないという特徴があり、機能的には、免疫チェックポイント療法の標的分子として知られるPD-L1の細胞内輸送経路として働いている可能性が高い。これらのことから、この経路の分子メカニズムを理解し制御することが可能になれば、がん免疫療法の改善・応用にもつながると期待される。