ゴルジ体を中心とした選別輸送機構の超解像ライブイメージングによる完全解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H05275
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 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)
• 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)
• 研究期間 (年度): 2018-06-11 – 2023-03-31
• 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

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。小胞体から送り出される積荷を受け取る小胞体－ゴルジ体間の中間区画ERGICを定義し、ここで機能する分子としてGrh1、Ypt1、Emp46、Rer1、Erd2、Sed5を同定した。また、植物と同様にBrefeldin Aという薬剤で処理した際に、多くのゴルジ体タンパク質が小胞体に吸収されるのに、これらの分子は小胞体に吸収されず、薬剤除去でゴルジ体が再形成される際の足場、つまりGECCOとして機能することを証明した。②TGNから液胞方向への輸送過程で、TGNと多胞体との接触が重要な役割を果たす可能性を見出した。
植物細胞を用いた研究：①TGNでの複数経路の仕分けの時空間的制御。分泌経路と液胞輸送経路への選別が、TGNの異なるゾーンで行われることについて、さらにそのメカニズムの理解を目指して、4Dイメージング解析を進めた。
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さらに進めた。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。軸索ガイダンスに重要な役割を果たすと考えられる、神経栄養因子の小胞体―ゴルジ体輸送を解析した。
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、統一的なモデルを提唱し、Frontiers Cell Dev. Biol. 誌に発表し、国際会議でも大きな反響を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Sevilla/Instituto de Biomedicina de Sevilla(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: University of Sevilla/Instituto de Biomedicina de Sevilla
• [国際共同研究] University of Geneva/University of Fribourg(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: University of Geneva/University of Fribourg
• [国際共同研究] Institute Curie(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Institute Curie
• [雑誌論文] GPIアンカー型タンパク質の選別輸送の品質管理 (2023)
  • 著者名/発表者名: 花岡 和樹、黒川 量雄、船戸 耕一
  • 雑誌名: 生化学 巻: 95 ページ: 228～233
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2023.950228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Automation of yeast spot assays using an affordable liquid handling robot (2023)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Shodai、Suda Yasuyuki、Irie Kenji、Ozaki Haruka
  • 雑誌名: SLAS Technology 巻: 28 ページ: 55～62
  • DOI: 10.1016/j.slast.2022.12.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 分子夾雑の細胞生物学 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中野明彦
  • 雑誌名: CSJカレントレビュー 巻: 45 ページ: 22-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] The TGN/EE SNARE protein SYP61 and the ubiquitin ligase ATL31 cooperatively regulate plant responses to carbon/nitrogen conditions in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Yoko、Huarancca Reyes Thais、Uemura Tomohiro、Baral Anirban、Fujimaki Akari、Luo Yongming、Morita Yoshie、Saeki Yasushi、Maekawa Shugo、Yasuda Shigetaka、Mukuta Koki、Fukao Yoichiro、Tanaka Keiji、Nakano Akihiko、Takagi Junpei、Bhalerao Rishikesh P、Yamaguchi Junji、Sato Takeo
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 34 ページ: 1354～1374
  • DOI: 10.1093/plcell/koac014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quality-controlled ceramide-based GPI-anchored protein sorting into selective ER exit sites (2022)
  • 著者名/発表者名: Rodriguez-Gallardo Sofia、Sabido-Bozo Susana、Ikeda Atsuko、Araki Misako、Okazaki Kouta、Nakano Miyako、Aguilera-Romero Auxiliadora、Cortes-Gomez Alejandro、Lopez Sergio、Waga Miho、Nakano Akihiko、Kurokawa Kazuo、Muniz Manuel、Funato Kouichi
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 39 ページ: 110768～110768
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110768
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dissociation of ERMES clusters plays a key role in attenuating the endoplasmic reticulum stress (2022)
  • 著者名/発表者名: Kakimoto-Takeda Yuriko、Kojima Rieko、Shiino Hiroya、Shinmyo Manatsu、Kurokawa Kazuo、Nakano Akihiko、Endo Toshiya、Tamura Yasushi
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 ページ: 105362～105362
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.105362
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Golgi Apparatus and its Next-Door Neighbors (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakano Akihiko
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 10 ページ: 884360
  • DOI: 10.3389/fcell.2022.884360
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Imaging cell biology (2022)
  • 著者名/発表者名: Andrews Brenda、Chang Jae-Byum、Collinson Lucy、Li Dong、Lundberg Emma、Mahamid Julia、Manley Suliana、Mhlanga Musa、Nakano Akihiko、Schoeneberg Johannes、Van Valen David、Wu Ting ‘C.-ting’、Zaritsky Assaf
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 24 ページ: 1180～1185
  • DOI: 10.1038/s41556-022-00960-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Super-Resolution Live Imaging of Cargo Traffic Through the Golgi Apparatus in Mammalian Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Tojima Takuro、Miyashiro Daisuke、Kosugi Yasuhito、Nakano Akihiko
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2557 ページ: 127～140
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2639-9_10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correction to: RAB GTPases and SNAREs at the trans-Golgi network in plants (2022)
  • 著者名/発表者名: Ito Emi、Uemura Tomohiro
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 135 ページ: 703～703
  • DOI: 10.1007/s10265-022-01403-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The sorting of cargo proteins in the plant trans-Golgi network (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Yutaro、Uemura Tomohiro
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 957995
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.957995
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Super resolution live imaging: The key for unveiling the true dynamics of membrane traffic around the Golgi apparatus in plant cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Ito Yoko、Uemura Tomohiro
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 13 ページ: 1100757
  • DOI: 10.3389/fpls.2022.1100757
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The RNA-binding protein Puf5 and the HMGB protein Ixr1 contribute to cell cycle progression through the regulation of cell cycle-specific expression of CLB1 in Saccharomyces cerevisiae (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato Megumi、Irie Kaoru、Suda Yasuyuki、Mizuno Tomoaki、Irie Kenji
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 18 ページ: e1010340
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1010340
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of CLB6 expression by the cytoplasmic deadenylase Ccr4 through its coding and 3’ UTR regions (2022)
  • 著者名/発表者名: Revilleza Jastin Edrian Cocuangco、Sato Megumi、Irie Kaoru、Suda Yasuyuki、Mizuno Tomoaki、Irie Kenji
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 ページ: e0268283
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0268283
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 超解像で何を見るか？ 超解像イメージングで見る生命現象 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中野明彦
  • 雑誌名: BIO Clinica 巻: 37 ページ: 979
• [学会発表] Organization and trafficking around the Golgi apparatus - insights from the comparison between yeast, plant, and animal cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Nakano
  • 学会等名: International Symposium “Beyond Organelle Zones”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高速超解像顕微鏡によるゴルジ体の時空間動態の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 戸島拓郎
  • 学会等名: 第27回ExCELLSセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 膜交通の統合モデルを目指して (2023)
  • 著者名/発表者名: 中野明彦
  • 学会等名: 第25回植物オルガネラワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 膜交通が制御する物質輸送ダイナミクス (2023)
  • 著者名/発表者名: 植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の細胞内膜輸送を制御するRABH1 GTPaseの機能解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大堀智博、 岩下明日香、 伊藤容子、 伊藤瑛海、 中野明彦、 上田貴志、 植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 病原菌応答における植物分泌システムの役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 遠藤彩瑛、田浦愛美、八丈野孝、伊藤瑛海、伊藤容子、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 塩ストレス応答におけるNHX5/6の局在解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井上柚杞、清水優太朗、伊藤瑛海、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] シロイヌナズナVAMP714の局在解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 江口倫子、 遠藤彩瑛、 伊藤瑛海、中野明彦、 植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Analysis of a novel trans-Golgi/TGN-localized protein family in Arabidopsis thaliana (2023)
  • 著者名/発表者名: Natalia Julia Rzepecka、 伊藤瑛海、伊藤容子、植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 花粉管伸長におけるVAMP72グループの動態解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 東出あんな、伊藤瑛海、伊藤容子、海老根一生、上田貴志、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Syntaxin6 N末端領域を有する植物固有タンパク質の生理機能に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 東出さら、長尾レイナ、伊藤瑛海 、伊藤容子、清水優太朗、由良敬、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 第64回日本植物生理学会年会
• [学会発表] Golgi and its neighbors as seen by super-resolution live imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Nakano
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference “The Small GTPases in Membrane Processes”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms deduced from comparison between yeast, plant and animal cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Nakano
  • 学会等名: FASEB Science Research Conference “The Small GTPases in Membrane Processes”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Organization of the Golgi apparatus and its neighbors -- Insights from the comparison between yeast, plant and animal cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Nakano
  • 学会等名: Intl’ Conference of the Korean Society for Molecular and Cellular Biology 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Golgi and its neighbors as seen by super-resolution live imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Akihiko Nakano
  • 学会等名: EMBO Members’ Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamics of membrane traffic in the neuronal growth cone revealed by super-resolution live imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Takuro Tojima
  • 学会等名: Neuro2022
  • 招待講演
• [学会発表] ゴルジ体形成・成熟の時空間ダイナミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 戸島拓郎
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ゴルジ体とその周辺における選別輸送―可視化によるメカニズム解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中野明彦、戸島拓郎
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 近接依存性標識を利用した糖転移酵素の細胞内局在の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 齋藤泰輝、足達俊吾、戸島拓郎、矢木宏和、加藤晃一
  • 学会等名: 第41回日本糖質学会年会
• [学会発表] 消化管間質細胞腫における変異KITチロシンキナーゼのシグナルの場 [ゴルジ領域] への異常局在, その原因マシナリーの同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小幡裕希、黒川量雄、戸島拓郎、夏目美祐希、椎名勇、高橋剛、安部良、中野明彦、西田俊朗
  • 学会等名: 第45回分子生物学会年会
• [学会発表] ゴルジ体のサブコンパートメントにおける糖転移酵素の局在 (2022)
  • 著者名/発表者名: 矢木宏和、戸島拓郎、甲賀大輔、西栄美子、齋藤泰輝、加藤薫、加藤晃一
  • 学会等名: 第31回日本バイオイメージング学会学術集会
• [学会発表] 出芽酵母エンドサイトーシス経路の選別区画は初期トランスゴルジ網に存在する (2022)
  • 著者名/発表者名: 十島純子、塚原彩奈, 長野真、戸島拓郎、中野明彦、十島二朗
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] Promotion of sialylation of recombinant glycoprotein by tagging it with a specific sequence recognized by a cargo receptor complex (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Yagi, Rino Yamada, Shungo Adachi, Jun-ichi Furukawa, Taiki Saito, Kengo Inutsuka, Rio Nakano, Saeko Yanaka, Rena Honda, Kazuhiro Aoki, Takuro Tojima, Maho Yagi-Utsumi, Koichi Kato
  • 学会等名: SIALOGLYCO 2022
  • 国際学会
• [学会発表] 植物の細胞内膜輸送を制御するRABH1 GTPaseの局在と機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大堀智博、伊藤容子、伊藤瑛海、中野明彦、上田貴志、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] 病原菌応答における植物分泌システムの役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 遠藤彩瑛、田浦愛美、八丈野孝、伊藤瑛海、伊藤容子、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] TGN-液胞間の輸送が制御する塩ストレス応答 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井上柚杞、清水優太朗、伊藤瑛海、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] 花粉管伸長におけるVAMP72グループの動態解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東出あんな、伊藤瑛海、伊藤容子、海老根一生、上田貴志、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] Syntaxin6 N末端領域を有する植物固有タンパク質の生理機能に関する研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東出さら、長尾レイナ、伊藤瑛海 、伊藤容子、清水優太朗、由良敬、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] Analysis of a novel TGN/Golgi-localized protein family in Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Natalia Julia Rzepecka、伊藤瑛海、伊藤容子、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] シロイヌナズナVAMP714の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 江口倫子、遠藤彩瑛、伊藤瑛海、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: JANPER & 細胞骨格研究会合同大会
• [学会発表] 細胞内膜交通におけるタンパク質の選別輸送の研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中野明彦
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の細胞内膜輸送を制御するRABH1 GTPaseの局在と機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大堀智博、 伊藤容子、 伊藤瑛海、 中野明彦、 上田貴志、 植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] NHX5/6はMVEに主に局在する (2022)
  • 著者名/発表者名: 井上柚杞、清水優太朗、伊藤瑛海、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] 病原菌応答における植物分泌システムの役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 遠藤彩瑛、田浦愛美、八丈野孝、伊藤瑛海、伊藤容子、晝間敬、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] シロイヌナズナVAMP714の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 江口倫子、 遠藤彩瑛、 伊藤瑛海、中野明彦、 植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] Analysis of a novel TGN/Golgi-localized protein family in Arabidopsis thaliana (2022)
  • 著者名/発表者名: Natalia Julia Rzepecka、伊藤瑛海、伊藤容子、植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] 花粉管伸長におけるVAMP72グループの動態解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東出あんな、伊藤瑛海、伊藤容子、海老根一生、上田貴志、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] Syntaxin6 N末端領域を有する植物固有タンパク質の生理機能に関する研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 東出さら、長尾レイナ、伊藤瑛海 、伊藤容子、清水優太朗、由良敬、中野明彦、植村知博
  • 学会等名: 日本植物学会第86回大会
• [学会発表] 自動分注機OT-2を用いたスポットアッセイ自動化および定量化手法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田口将大、須田恭之、入江賢児、尾崎遼
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] 減数分裂・胞子形成におけるセプチンの形態とその役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 須田恭之、田口将大、舘川宏之、中野明彦、入江賢児
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] RNA結合タンパク質Puf5とHMGBタンパク質Ixr1はCLB1遺伝子の細胞周期特異的な発現を制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤恵、入江かおる、須田恭之、水野智亮、入江賢児
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] 膜交通関連オルガネラの減数分裂に伴う再構成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 須田恭之、舘川宏之、黒川量雄、中野明彦、入江賢児
  • 学会等名: 第74回日本細胞生物学会大会
• [備考] 中野明彦ラボ
  • URL: http://sclim.riken.jp