小胞輸送とゴルジ装置形成の分子機構

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10215207
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 池原 征夫 福岡大学, 医学部, 教授 (70037612)
• 研究分担者: 中村 暢宏 九州大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (50294955) ; 三角 佳生 福岡大学, 医学部, 助教授 (10148877)
• キーワード: 小胞輸送 / ゴルジ装置形成 / オルガネラ形成機構 / 分泌阻害剤 / ゴルジ膜蛋白質 / マトリックス蛋白質GM130 / 小胞接着因子p115

研究概要

1. 分泌阻害剤(NDGA)によるゴルジ装置の形態変化の解析:
ノルジヒドロガイアレチン酸(NDGA)はゴルジ層板を解体・凝集化し、さらにゴルジ膜蛋白質を小胞体へ再分布させることによって分泌を阻害する。今年度はNDGAの作用をさらに詳細に解析した。その結果、1)細胞をNDGAで処理すると、輸送小胞の接着因子であるp115が極めて速やかにゴルジ膜から遊離される。2)セミインタクト細胞をN-ethylmaleimide(NEN)で処理するとゴルジの解体・凝集化がブロックされるが、融合因子であるp97を添加すると、この現象が回復した。以上の結果は、NDGAの作用発現にはp115およびp97が関与していることを示唆する。一方、小胞体からゴルジ装置への蛋白質の選別輸送に重要な役割を果たす膜区画として小胞体/ゴルジ中間コンパートメント(ER-Golgi IntermcdiateCompartment,ERGIC)が存在する。そこで、NDGAがERGICに対してどのような影響を与えるかを、ERGICに局在する膜蛋白質 ERGIC53を指標にして解析した。その結果、NDGA処理によってERGIC53は先ずゴルジ装置に濃縮された後、小胞体へ再分布されることがわかった。したがって、NDGAはゴルジ装置だけでなくERGICを含む初期分泌経路を障害する効果をもつと言える。
2. ゴルジ装置マトリックス蛋白質の解析:
1)Giantin(GCP372)はC末端に膜貫通領域をもつ蛋白質である。本蛋白質の各種欠失変異体を作成し、導入・発現実験によってゴルジ膜への局在を解析した。その結果、Giantinは小胞体を経由してゴルジ装置に輸送されるが、その局在化にはC末端の膜貫通領域は重要ではなく、その領域に近い細胞質側領域が必須であることがわかった。2)GM130はゴルジ膜に強固に結合している表在性蛋白質である。各種解析の結果、GM130は生合成後、小胞体を経由せずにサイトソールから直接ゴルジ膜に結合して局在することが示唆された。また、GM130のゴルジ膜への結合に関与すると思われる分子量約6万の蛋白質を同定した。さらに、3)小胞接着因子p115はC末端酸性領域のScr-942のリン酸化/脱リン酸化によってゴルジ膜との結合が調節されていることを明らかにした;ゴルジ膜には脱リン酸化型が結合し、リン酸化を受けると膜から遊離されることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Nordihydroguaiaretic acid blocks protein transport in the secretory pathway causing redistribution of Golgi proteins into" Journal of Biological Chemistry. 273. 3068-3075 (1998)
• [文献書誌] M.Sohda et al.: "Phosphorylation of the vesicle docking protein p115 regulates its association with the Golgi membrane" Journal of Biological Chemistry. 273. 5385-5388 (1998)
• [文献書誌] J.Y.Zheng et al.: "A novel Rab GTPase,Rab33B,is ubiquitously expressed and localized to the medial Golgi cisterae" Journal of Cell Science. 111. 1061-1069 (1998)
• [文献書誌] H.Shibata et al.: "Defective intracellular transport of tissue-nonspecific alkaline phosphatase with an Ala162 to Thr mutation associated with ..." Journal of Biochemistry. 123. 968-977 (1998)
• [文献書誌] M.Fukushi et al.: "Intracellular retention and degradation of tissue-nonspecific alkaline phosphatase with a Gly317Asp substitution associated..." Biochem.Biophys.Res.Commun.246. 613-618 (1988)
• [文献書誌] R.Chen et al.: "Mammalian glycophosphatidylinositol(GPI) anchor transfer to proteins and post-transfer deacylation" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 95. 9512-9517 (1998)
• [文献書誌] H.Tsujioka et al.: "Posttranslational modification of glycosylphosphatidylinositol(GPI)-specific phospholipase D and its activity in cleavage..." Biochem.Biophys.Res.Commun.251. 737-743 (1998)
• [文献書誌] T.Fujiwara et al.: "Dynamic recycling of ERGIC53 between the endoplasmic reticulum and the Golgi complex is disrupted by nordihydroguaiaretic acid" Biochem.Biophys.Res.Commun.253. 869-876 (1998)
• [文献書誌] F.A.Barr et al.: "Mapping the interaction between GRASP65 and GM130, components of a protein complex involved in the atacking of Golgi cisternae" EMBO Journal. 17. 3258-3268 (1998)
• [文献書誌] M.C.Lowe et al.: "Cdc2 kinase directly phosphorelates the cis-Golgi matrix protein GM130 and is required for Golgi fragmentation in mitosis" Cell. 94. 783-793 (1998)
• [文献書誌] N.Nakamura et al.: "Identification of potential regulatory elements for the transport of Emp24p" Molecular Biology of the Cell. 9. 3493-3503 (1998)