2020 Fiscal Year Annual Research Report
グルタミン飢餓により誘導される新規リソソーム活性調節機構の解明
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19J21426
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
朽津 芳彦 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | リソソーム / オートファジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リソソームは酸性加水分解酵素を含むオルガネラで、エンドサイトーシスやオートファジーにより膜内に取り込まれた生体分子の分解に関与している。このため、リソソームの分解活性を適切に保つことは、細胞内の恒常性の維持に不可欠である。特に、オートファジーが亢進し、リソソームへ多くの基質が流れ込む栄養飢餓時には、リソソームの分解能も亢進していると考えられる。しかしながら、これまで飢餓によるリソソームの分解能の調節機構はほとんど分かっていない。低分子量Gタンパク質Rab7の欠損細胞の解析を通して、栄養飢餓により、リソソームの分解能が急速に亢進する現象を独自に見出した。本研究では、このRab7欠損細胞をモデル系に用いて、新規リソソームの活性調節機構の解明を目指す。前年度までに、栄養飢餓によりオートファジー経路の最終段階（オートリソソームの分解・再生過程）が促進されることを見出している。さらに、オートファジー経路だけでなく、エンドサイトーシス経路も栄養飢餓により促進されることを見出している。本年度は、その分子メカニズムにアプローチするため、リソソーム内腔の酸性化を制御するプロトンポンプ・V-ATPaseに着目した。V-ATPaseの活性は、細胞質中に存在するV1サブユニットとリソソーム膜に局在するV0サブユニットの複合体形成により制御される。そこで蛍光タンパク質を付加したV1、V0サブユニットを発現する細胞株の樹立に成功し、栄養条件、飢餓条件における複合体の形成能を評価できる実験系を構築した。来年度以降の解析によって、栄養条件に依存した複合体の形成能の変化について解析が進展するものと期待される。
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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
当該年度は、この新規プローブを用いて、栄養飢餓によってリソソームのpHが低下するのかを検討を行った。その結果、栄養飢餓によって、リソソームのpHが低下するという結果が得られた。リソソーム内腔の酸性化は主に、プロトンポンプv-ATPaseによって制御されている。V-ATPaseの活性は、細胞質中に存在するV1サプユニットとリソソーム膜に常時局在するV0sサブユニットの複合体形成により制御されている。そこで、蛍光タンパク質を付加したV1、V0サブユニットを発現する細胞株を樹立し、栄養条件、飢餓条件における複合体形成を評価できる実験系を構築した。今年度以降、栄養条件に依存した複合体の動態について解析を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、栄養飢餓によりオートファジー経路の最終段階（オートリソソームの分解・再生過程）が促進されることを見出した。オートリソソームの分解・再生過程が促進される際には、オートリソソームと成熟したリソソームとの融合が促進される可能性が考えられる。今後は、その過程をライブイメージングにより観察できる実験系の構築も行う。高速かつ高解像度でライブイメージングが可能な条件を探索した結果、0.2秒/フレームかつ分解能200nm以下で、リソソームの動態を捉えることに成功した。今年度は、オートリソソームとリソソームを詳細に観察することで、栄養飢餓により、オートリソソームとリソソームとの融合が促進されるのか検討する。
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