細胞膜湾曲作用をもつ分子FCHO2によるエンドサイトーシスの制御機構

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BARドメインはバナナのような立体構造をもつ細胞膜結合ドメインであり、その分子に固有の曲率で細胞膜を湾曲させる。FCHO2はBARドメインをもつタンパク質であり、クラスリン被覆ピットの形成に重要な役割を担っている。本研究では、BARドメインをもつタンパク質FCHO2に焦点を絞り、そのBARドメインが形成する固有の曲率の役割を明らかにすることを目的としている。本研究ではFHO2の細胞膜の曲率を認識する分子が存在すると推測し、その分子候補としてのユビキチン化酵素Nedd4Lを解析とした。Nedd4Lは上皮性ナトリウムチャンネル(ENaC)などの膜タンパク質をユビキチン化して、クラスリン依存性エンドサイトーシスを制御している。その結果、Nedd4Lの自己ユビキチン化を指標としてインビトロで酵素活性を測定すると、Nedd4Lは直径50nmのリポソーム（FCHO2が形成する曲率と同じ）と選択的に結合して活性化された。ENaCのペプチドを基質として酵素活性を測定すると、Neddd4Lが基質と結合すること、基質は細胞膜と結合していることがNeddd4Lの活性化に必要であった。また、細胞レベルでFCHO2のBARドメインが形成する膜湾曲にNedd4LがC2ドメインを介して特異的にリクルートされ、活性化されることを明らかにした。他のBAR タンパク質のFBP17やamphiphysinの膜湾曲入にはリクルートもされず、活性化もされなかった。加えて、培養上皮細胞内にFCHO2、Nedd4L、クラスリンの蛍光タンパク質を共発現させると、３者は共局在することを見出した。以上のことから、クラスリン被覆ピットにおいてNedd4LはC2ドメインを介してFCHO2 BARドメインが形成する膜湾曲に結合して活性化される。さらに、ENaCのような細胞膜上の膜タンパク質と結合することがNedd4Lの活性化に必要であると考えられる。