胎盤細胞で働くエンドソーム膜タンパク質MLN64のコレステロール輸送における機能

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09658
• Research Institution: Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
• Principal Investigator: 奈良 篤樹 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (60387959)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: オルガネラ構造 / コレステロール / エンドソーム / プロゲステロン / 電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

ヒト胎盤細胞のミトコンドリアで大量に産生されるプロゲステロンは，妊娠維持に働く極めて重要なステロイドホルモンである。プロゲステロンの大量産生には，原料となるコレステロールを大規模かつ効率よくミトコンドリアへ輸送する必要があるものの，その輸送分子機構については謎が多い。そこで本研究は，胎盤細胞におけるエンドソームとミトコンドリア間の近接によるコレステロール輸送の分子機構の詳細解明を目的とする。新手法である3D免疫電顕解析を駆使することで，異種オルガネラ近接領域の構造とその領域へのコレステロールの集積，MLN64の近接領域に関わる機能の問いを解決する。
本研究では，上記問いを明らかにすることを目的に，透過型電子顕微鏡を用いることで，エンドソームとミトコンドリアとの間の50nm程の極狭構造を2Dおよび3Dレベルで明らかにした。エンドソームとミトコンドリアとの限界膜間には数多くのフィラメント様の構造体が存在しており，お互いのオルガネラの支えていることがわかった。エンドソームに存在するコレステロール結合型膜タンパク質であるMLN64が減少すると，プロゲステロンの前駆体であるプレグネノロンの産生が抑えられ，かつ，エンドソームとミトコンドリアとの接近が失われることを突き止めた。MLN64ノックダウン細胞でのエンドソームとミトコンドリアとの距離は，コントロールと比べて5倍程度離れることもわかった。MLN64ノックダウン細胞でのエンドーム，ミトコンドリア，小胞体の3者のオルガネラの局在を3D免疫電子顕微鏡解析したところ，小胞体とミトコンドリアとの間にはフィラメント様の構造体が見られたが，エンドソームとミトコンドリア間ではほとんど観察されなかった。このことから，MLN64は，エンドソームとミトコンドリアとを分けるフィラメント様構造構築に関与し，その構築がコレステロール輸送に貢献する。