細胞内管状膜構造の形成と機能に関与するABCタンパク質の役割

ある種の細胞は、細胞内に多数の管状膜構造（tubules）を有する。この管状膜構造は、細胞膜の陥入やrecycling endosomeの伸長などによって生じるが、細胞がなぜ自らの内部にこのような管状膜構造をもつのか、その生理的意義については不明な点が多い。本研究は、ABCタンパク質(ATP-binding cassette proteins)を手掛かりとして、細胞内管状膜構造の形成機構と生理的意義を明らかにしようとするものである。令和４年度には、ABCC6(MRP6)に着目した実験を進めた。ABCC6は弾性線維性仮性黄色腫（PXE）の原因遺伝子産物であり、細胞外へのATP排出を促進する膜タンパク質である。HeLa細胞においてGFP融合ABCC6を発現させると細胞膜および管状膜構造に局在するが、ABCC6の本来の発現組織である肝臓由来の細胞株HepG2細胞についても検討したところ、ABCC6はHepG2細胞においても細胞膜および管状膜構造に局在することを確かめた。我々は、このABCC6-positive管状膜構造をC6-tubuleと名付けた。極性を獲得したHepG2細胞においては、ABCC6はbasolateral膜およびbasolateral側へと連続するtubuleに局在し、ABCC6は類洞側へのATP排出を促進することが示唆された。さらに、FRETを利用したATP可視化の系を用いてC6-tubule内腔（細胞外に相当）のATP濃度を評価したところ、C6-tubule内腔のATP濃度が高くなっていることを示唆する結果を得た。我々は、C6-tubule内腔は、排出したATPの濃度を局所的に高く維持してプリン作動性シグナル伝達を調節する場となっているという仮説を立てた。本研究においてこの仮説をさらに検証することは、細胞内管状膜構造の生理的重要性を明らかにする上で意義深い。

ある種の細胞は、細胞内に多数の管状膜構造（tubules）を有する。この管状膜構造は、細胞膜の陥入やrecycling endosomeの伸長などによって生じるが、細胞がなぜ自らの内部にこのような管状膜構造をもつのか、その生理的意義については不明な点が多い。本研究は、ABCタンパク質(ATP-binding cassette proteins)を手掛かりとして、細胞内管状膜構造の形成機構と生理的意義を明らかにしようとするものである。令和４年度には、ABCC6(MRP6)に着目した実験を進めた。ABCC6は弾性線維性仮性黄色腫（PXE）の原因遺伝子産物であり、細胞外へのATP排出を促進する膜タンパク質である。HeLa細胞においてGFP融合ABCC6を発現させると細胞膜および管状膜構造に局在するが、ABCC6の本来の発現組織である肝臓由来の細胞株HepG2細胞についても検討したところ、ABCC6はHepG2細胞においても細胞膜および管状膜構造に局在することを確かめた。我々は、このABCC6-positive管状膜構造をC6-tubuleと名付けた。極性を獲得したHepG2細胞においては、ABCC6はbasolateral膜およびbasolateral側へと連続するtubuleに局在し、ABCC6は類洞側へのATP排出を促進することが示唆された。さらに、FRETを利用したATP可視化の系を用いてC6-tubule内腔（細胞外に相当）のATP濃度を評価したところ、C6-tubule内腔のATP濃度が高くなっていることを示唆する結果を得た。我々は、C6-tubule内腔は、排出したATPの濃度を局所的に高く維持してプリン作動性シグナル伝達を調節する場となっているという仮説を立てた。本研究においてこの仮説をさらに検証することは、細胞内管状膜構造の生理的重要性を明らかにする上で意義深い。