2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of "Response zone" and " Communication zone" in mitochondria and Golgi apparatus
| Project Area | Toward an integrative understanding of functional zones in organelles |
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| Project/Area Number |
17H06414
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
清水 重臣 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (70271020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 康 山形大学, 理学部, 教授 (50631876)
細谷 孝充 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (60273124)
吉田 秀郎 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (60378528)
矢木 宏和 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 講師 (70565423)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ゴルジ体 / ミトコンドリア / オルガネラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１つのオルガネラの中には、異なる役割を担う場が存在し、本領域ではこれをオルガネラ・ゾーンと命名している。本研究では、「ミトコンドリアとゴルジ体の応答ゾーン」、「ミトコンドリアと小胞体、ゴルジ体の連携ゾーン」を中心に解析を行なった。１、ゴルジ体応答ゾーン：このゾーンには、ゴルジ体ストレス時に、過剰な分泌たんぱく質の蓄積を抑制するためのGOMEDゾーン、タンパク質の転写翻訳制御するゾーン、ゴルジ体分子の運搬を制御するゾーンなどが存在する。(1)GOMEDに関しては、新規分子を2分子同定することに成功した他、これらの分子の機能部位がゴルジ体膜上であり、隔離膜形成に関わっていることを見出した。(2)転写翻訳制御ゾーンに関しては、転写因子として同定したKLF2に関して、その活性制御機構を明らかにした。(3)ゴルジ体選別輸送ゾーンに関しては、糖転移酵素の詳細なゴルジ体内の局在、糖タンパク質の分泌経路に焦点を当てて、タンパク質への糖鎖修飾が、個々のタンパク質によって異なる領域で行われている可能性を見出した。２、ミトコンドリア・小胞体（Mt-ER)連携ゾーン：Split-GFPを用いた遺伝学スクリーニング，Split-APEX2を用いた生化学的解析により小胞体-ミトコンドリア間結合因子および結合調節因子の同定と機能解析を行い候補因子の同定に成功した。また、出芽酵母ミトコンドリア・小胞体間コンタクトサイトの数を調節する因子を同定した。さらに，小胞体ストレスを誘導するとミトコンドリア・小胞体間コンタクト形成因子であるERMESクラスターが解離することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ゴルジ体のストレス応答ゾーン解析においては、分子生物学的解析（ゾーン形成に関わる分子の同定とシグナル伝達機構の解明）、超解像イメージング（膜の形態変化の捕捉）、遺伝学的解析（ゾーン形成ができないマウスの作成）、転写レベルでの解析、数理解析などが順調に進行し、実態解明が急速に進行した。Mt-ER連携ゾーン解析に関しても、split GFPを用いた可視化ツールの開発に成功した他、Split-APEX2を用いた生化学的解析も可能となった。また、ゾーン構成因子の構造解析、遺伝学的解析、細胞生物学的解析が進み、実態解明が急速に進行した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ゴルジストレス応答ゾーンやMt-ER連携ゾーンの解析に関しては、ゾーンの実態解明に成功しつつある。研究代表者と分担者の間での有機的な連携により、今後、ゾーンの生理的、病理的な意義の解明を進める予定である。また、研究手法の開発により、新たなオルガネラゾーンも見出されつつあり、これらの実態解明も行っていく。
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