制御性分泌における液胞型プロトン・ポンプの役割と分子機構

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細胞外刺激存在下に神経伝達物、ホルモン、酵素等の活性物質を貯留小胞や分泌性リソソームから開口放出する制御性分泌は、高等生物が持つ高次生命機能の発現に密接的に関与する。制御性分泌の機能異常が多くの疾患を引き起こすことが最近明らかになってきた。本研究は、貯留小胞や分泌リソソーム内部の酸性pHが制御性分泌における役割およびその分子機構に着目し、酸性pHの形成が制御性分泌における役割および分子機構を明らかにすることを目的とする。研究代表者が貯留小胞や分泌性リソソームに局在する液胞型プロトン・ポンプV-ATPaseが同じイソフォーム構成を持つことを明らかにした。貯留小胞や分泌性リソソームに特異的に局在するa3サブユニット・イソフォームに着目し、a3サブユニット欠損変異マウス(oc/oc)を用い、(1)インスリン分泌β細胞の貯留小胞の形態;(2)糖負荷におけるインスリン分泌;(3)欠損マウス由来の膵島を用いたin vitro分泌について詳細に解析を行い、a3サブユニット・イソフォームを持つV-ATPaseが貯留小胞の分泌に必須であることを証明した。さらに、V-ATPaseサブユニット・イソフォームa3とpH感受性型緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパクのノックイン・マウスの作出に成功した。オルガネラ膜輸送および酸性pHをGFPのみならず、個体レベルで酸性コンパートメントを可視化し、プロトンの動態を追跡する系を構築した。