Study on molecular mechanisms of the interplay between endoplasmic reticulum dynamics and metabolic reprogramming

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小胞体は網目状の膜形態をした細胞小器官であり、恒常性維持の中心的役割を担う。細胞はストレスにさらされると代謝をリプログラムして恒常性の維持を図る一方、小胞体の形態変化を誘導する。私どもは小胞体膜タンパク質TMCC3が小胞体の形態変化を誘導することを独自に見いだしている。本研究ではTMCC3をツールとして小胞体の形態変化を誘導する分子機構を明らかにし、小胞体の形態変化を起点とする未知の代謝リプログラミング経路の実体と形態変化の生理的意義の全容解明を目的とする。前年度までに、TMCC3の15番目のセリン残基がリン酸化されること、リン酸化されたTMCC3はシグナル伝達分子14-3-3γ(p30)と結合すること、14-3-3γの結合はTMCC3の小胞体three-way junctionへの局在を抑制することを明らかにしている。本年度はTMCC3の性状解析を推進し、以下の知見を得た。U2OS細胞の内在性TMCC3をsiRNAノックダウンすると小胞体のシート構造が増大した。小胞体シートの増大はTMCC3のトランスフェクションにより回復したが、リン酸化されないTMCC3変異体では部分的にしか回復できなかった。したがって、リン酸化依存的な14-3-3γ結合によるTMCC3の局在抑制が小胞体の形態形成に必須の役割をしていることが明らかとなった。U2OS細胞に小胞体ストレスを誘導すると、TMCC3のタンパク質発現量が低下した。小胞体ストレスによる小胞体シートの増大はTMCC3と膜融合タンパク質atlastinの過剰発現により回復した。したがって、TMCC3によるatlastinの活性制御が小胞体ストレス応答に関与することが明らかとなった。TMCC3とは異なるatlastinの制御機構として、ユビキチンリガーゼlunaparkを介したユビキチン－プロテアソーム経路による分解を見出した。