2020 Fiscal Year Research-status Report

胎盤細胞で働くエンドソーム膜タンパク質MLN64のコレステロール輸送における機能

Research Project

Project/Area Number	20K09658
Research Institution	Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
Principal Investigator	奈良篤樹長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (60387959)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	エンドソーム / 胎盤細胞 / オルガネラ間近接領域
Outline of Annual Research Achievements	ヒト胎盤細胞のミトコンドリアで大量に産生されるプロゲステロンは，妊娠維持に働く極めて重要なステロイドホルモンである。プロゲステロンの大量産生には，原料となるコレステロールを大規模かつ効率よくミトコンドリアへ輸送する必要があるものの，その輸送分子機構については謎が多い。申請者は，コレステロールと結合するエンドソーム膜タンパク質MLN64がエンドソームとミトコンドリアとの近接を制御することを発見した。そこで本研究は，胎盤細胞におけるエンドソームとミトコンドリア間の近接によるコレステロール輸送の分子機構の詳細解明を目的とする。新手法である3D免疫電顕解析を駆使することで，これまでの研究から浮き彫りとなった，異種オルガネラ近接領域の構造とその領域へのコレステロールの集積，MLN64の近接領域に関わる機能の問題（問い）を解決する。一連の研究によって，胎盤細胞におけるステロイドホルモン産生の分子機構が解明され，胎児の安定的成長を促す謎の多い胎盤機能の新たな提示が期待される。令和2年度では，「計画① エンドソーム-ミトコンドリア間の近接領域について，その距離や領域範囲などの詳細がどのようなものであるのか？」について詳細に解析を行った。その結果，エンドソームとミトコンドリアとの間の3D構造を構築することに成功し，近接領域には各々のオルガネラを繋ぐtether構造体を多数見出すことができた。この構造を明らかにするために，免疫電顕法と電子線トモグラフィー法をカップルさせた新規の方法の開発に成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究は，胎盤細胞におけるエンドソームとミトコンドリア間の近接によるコレステロール輸送の分子機構の詳細解明を目的とする。令和2年度では，近接したエンドソームとミトコンドリアとの間の3D構造を明らかにすることを目的に，新手法である3D免疫電顕解析を行った。およそ50nmの狭い空間の立体構造を明らかにすることができた。さらに，この構造を保つために各々のオルガネラ膜からtetherと呼ばれる管状の構造体がいくつも伸び支えていることも判明し，大きな成果が得られた。また，免疫電顕と3D電子線トモグラフィー法をカップルさせた電子顕微鏡解析方法の開発にも成功し，今後さらなる研究成果の発表も期待できる。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度の研究では，胎盤細胞を用いて，近接したエンドソームとミトコンドリアとの間の3D構造を明らかにすることができた。そこで，この近接領域がエンドソーム膜タンパク質MLN64依存的に形成されるのかどうかについて解析することが必要である。さらに研究を発展させるために，MLN64ノックダウン細胞を用いて，近接したエンドソームとミトコンドリアとの間の3D構造がさらに狭くなるのか，もしくは距離が広がるのかについて，構造の詳細を明らかにする。また，令和3年度の当初計画であった，エンドソームとミトコンドリアとの間の近接領域付近にコレステロールが存在するのかどうかについても，解析を推進する予定である。