| 研究課題/領域番号 |
18H05275
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
中野 明彦 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (90142140)
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| 研究分担者 |
黒川 量雄 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 専任研究員 (40333504)
戸島 拓郎 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (00373332)
植村 知博 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 准教授 (90415092)
須田 恭之 筑波大学, 医学医療系, 助教 (10553844)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| キーワード | 膜交通 / ゴルジ体 / 選別輸送 / ライブイメージング |
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| 研究実績の概要 |
酵母細胞を用いた研究：①小胞体からゴルジ体への積荷の受け渡し。小胞体出口ERESにおける積荷選別の過程をライブイメージングで解析し、ゴルジ体で積荷を受け取る初期区画ERGIC/GECCOで機能する分子を解析した。②ゴルジ槽間の輸送に働くCOPIの変異により、一部のゴルジ体タンパク質が液胞に運ばれて分解されるメカニズムの解析を進めた。③ゴルジ体とTGNでのタンパク質選別の時空間的制御。ゴルジ体とTGNの境界に位置し、選別の鍵を握る分子の挙動を、ライブイメージングでさらに詳しく解析した。
植物細胞を用いた研究：①ゴルジ体初期区画GECCOによる小胞体からの積荷の受け取り。ゴルジ体の最もcis側の区画（GECCO）の研究をさらに進めた。②TGNでの複数経路の仕分けの時空間的制御。さまざまな被覆タンパク質およびアダブター複合体がTGNで集積・離散するダイナミクスを時空間的に解析し、とくに分泌経路選別ゾーンと液胞経路選別ゾーンで働くAP-1とAP-4の役割について、さらなる解析を進めた。
動物細胞を用いた研究：①HeLa細胞を用い、TGNにおける積荷選別についてRUSHシステムと多色SCLIMによる4Dライブイメージング研究を進めた。②HeLa細胞において、ゴルジ体層板とTGN/リサイクリングエンドソームの挙動をさらに詳しく解析した。③神経軸索におけるゴルジ体の役割。神経軸索成長円錐において、ゴルジ体の動態観察を進めた。
以上の研究から、酵母細胞、植物細胞、動物細胞の膜交通の分子機構について、統一的なモデルを考えた（Frontiers Cell Dev. Biol. 誌に発表）。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
共同研究を進めている広島大学の佐藤明子教授のグループが、理研においてSCLIM観察を行い、HeLa細胞におけるゴルジ体とTGN/リサイクリングエンドソームの4Dイメージングを行う予定であったが、コロナ禍のため出張が許可されず、この問題に関わる実験を遂行するために研究計画を4ヶ月延長し、経費を300万円繰り越した。その結果、予定通りの実験を繰り越し期間内に実施することができ、動物細胞のゴルジ体とTGNとの関係が、植物細胞ときわめて類似していることを明らかにすることができた。
これらの成果から、酵母細胞、植物細胞、動物細胞に共通する膜交通の基本原理について、統一的なモデル（Frontiers Cell Dev. Biol. 誌発表）を提唱することができたことは、きわめて大きな意義があったと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
生きた細胞内の膜交通をありのままに目で見る技術が実現できている。予定した研究計画通り、酵母、植物、動物という異なる生物種のゴルジ体とその周辺オルガネラについて、徹底的な比較観察を行い、従来のモデルを一つ一つ検証していく。とくに、小胞体-ERES-ERGIC/GECCO-cis Golgi-trans Golgi-TGN-エンドソームという流れの節目の選別過程で，重要な役割を果たす分子を多数同定できた。これらの役者がどのようにして異なる積荷を認識し、時空間的に分離させていくのかについて、本研究で得られた成果をまとめ、さらなる発展につなげていきたい。
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