多小胞体(MVB)形成関連タンパク質を中心とした細胞内小胞輸送制御機構の研究

• 研究課題/領域番号: 15770083
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 柴田 秀樹 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 助手 (30314470)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2004年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2003年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: エンドソーム / リソソーム / 小胞輸送 / Multivesicular body (MVB) / 細胞生物学 / 分子生物学 / タンパク質間相互作用 / メンブレン・トラフィック

研究概要

Multivesicular body(MVB、多小胞体)は、その内部に多数の小胞を含むオルガネラであり、エンドソーム膜が陥入し内側に小胞が出芽することで形成される。内部小胞への物質選別は、細胞質からの確実な隔離と、リソソーム内腔への輸送に重要な役割を担う。本研究は、MVB形成に関与するアダプタータンパク質Alixとその相互作用因子に着目し、MVB形成の分子基盤を解明することを目的とした。昨年度、Alixの相互作用因子としてCHMP4a、4b、4cを同定し、CHMP 4bのエンドソーム経路で果たす役割を報告したが、本年度は、CHMP4の相互作用因子としてCHMP6に着目した。ヒトCHMPファミリーは8つのタンパク質から成るが、CHMP6は唯一、ミリストイル化のコンセンサス配列をもつ。放射性ラベルしたミリスチン酸を用い、CHMP6が細胞内でミリストイル化されることを示し、ミリストイル化部位の点変異体と野生型の局在を細胞生物学的、生化学的に解析したところ、CHMP6はミリストイル化により効果的に膜移行することが判明した。また、CHMP6はCHMP4に加え、MVB形成で機能するESCRT-II複合体の構成因子EAP20と直接結合した。CHMP6の過剰発現により、トランスフェリン受容体のリサイクリング経路とエンドサイトーシスされたEGFの分解経路の破綻、ユビキチン化タンパク質の蓄積が観察された。これらの結果は、CHMP6がESCRT-IIのアクセプターとして機能し、他のCHMPファミリーを効果的に膜に動員させている可能性を示唆している。また、細胞性粘菌のAlixホモログを遺伝子破壊したところ、低カルシウム濃度およびアルカリ性の環境下で子実体の形成率が顕著に低下した。細胞外環境応答と小胞輸送経路のクロストークが予想され、今後の研究の発展が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Human CHMP6, a myristoylated ESORT-III protein, interacts directly with an ESCRT-II component EAP20 and regulates endosomal cargo sorting. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yorikawa, C. et al.
  • 雑誌名: Biochemical Journal (印刷中)
• [雑誌論文] Identification of Rab GTPase-activating-protein-like protein (RabGAPLP) as a novel Alix/AIP1-interacting protein. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ichioka, F. et al.
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry (印刷中)
• [雑誌論文] Dictyostelium discoideum requires an Alix/AIP1 homolog, DdAlix, for morphogenesis in alkaline environments. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohkouchi, S. et al.
  • 雑誌名: FEBS Letters 579(7) ページ: 1745-1750
• [雑誌論文] DdAlix, an Alix/AIP1 homolog in Dictyostelium discoideum, is required for multicellular development under low Ca^<2+> conditions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohkouchi, S. et al.
  • 雑誌名: Gene 337 ページ: 131-139
• [雑誌論文] Identification of cysteine protease inhibitors that belong to cystatin family 1 in the cellular slime mold Dictyostelium discoideum. (2004)
  • 著者名/発表者名: El-Halawany, M.S. et al.
  • 雑誌名: Biological Chemistry 385(6) ページ: 547-550
• [文献書誌] Hideki Shibata et al.: "The Penta-EF-Hand Protein ALG-2 Interacts with a Region Containing PxY Repeats in Alix/AIP1, Which Is Required for the Subcellular Punctate Distribution of the Amino-Terminal Truncation Form of Alix/AIP1"The Journal of Biochemistry. 135(1). 117-128 (2004)
• [文献書誌] Keiichi Katoh et al.: "CHMP4b is a major binding partner of the ALG-2-interacting protein Alix among the three CHMP4 isoforms"Archives of Biochemistry and Biophysics. 421(1). 159-165 (2004)
• [文献書誌] Yusuke Gotoh et al.: "Protein kinase PKN1 associates with TRAF2 and is involved in TRAF2-NF-κB signaling pathway"Biochemical and Biophysical Research Communications. 314(39). 688-694 (2004)
• [文献書誌] Keiichi Katoh et al.: "The ALG-2-interacting Protein Alix Associates with CHMP4b, a Human Homologue of Yeast Snf7 That Is Involved in Multivesicular Body Sorting"The Journal of Biological Chemistry. 278(40). 39104-39113 (2003)