低分子量G蛋白質Rab12が制御する新規膜輸送経路の生理学的意義の解明

本研究では当研究室で同定した、低分子量G蛋白質Rab12が制御するリサイクリングエンドソームからリソソームへの新規膜輸送経路の生理的意義の解明を目的にしている。前年度までに私はRab12が上記新規膜輸送経路を介してアミノ酸トランスポーターPAT4の分解を制御しており、それにより細胞内アミノ酸濃度、mTORC1の活性化状態、及びオートファジーの効率を調節していることをすでに明らかにしている。(Matsui and Fukuda EMBO Rep. 2013)しかしRab12がどのようにして新規膜輸送経路を制御するのか、その詳細な分子メカニズムは明らかでなかった。一般的にRabはGEF(活性化因子)とGAP(不活性化因子)によりその活性化状態が制御されている。これまでRab12のGEFやGAPに関する報告はなかったが、最近、In vitroにおいてRab12に対するGEF活性を持つ分子としてDennd3が報告された。しかしDennd3が実際に細胞内においてもRab12-GEFとして機能するかはわかっていなかった。そこで今年度ではRab12の時空間的制御機構を明らかにする目的でDennd3の機能解析を行った。その結果、Dennd3のノックダウンによりRab12ノックダウンと同様にPAT4蛋白質量が増加し、細胞内のアミノ酸量も増加することがわかった。さらにDennd3ノックダウンによるPAT4蛋白質量の増加は、同時にRab12の活性化型変異体の過剰発現により打ち消され、また、Dennd3ノックダウンにより内在性の活性化Rab12量も減少する事が、活性化Rab12結合蛋白質を用いたpull-down法によりわかった。以上の結果から実際に細胞内においてもDennd3がRab12のGEFとして機能していることが明らかとなった。

本研究では当研究室で同定した、低分子量G蛋白質Rab12が制御するリサイクリングエンドソームからリソソームへの新規膜輸送経路の生理的意義の解明を目的にしている。前年度までに私はRab12が上記新規膜輸送経路を介してアミノ酸トランスポーターPAT4の分解を制御しており、それにより細胞内アミノ酸濃度、mTORC1の活性化状態、及びオートファジーの効率を調節していることをすでに明らかにしている。(Matsui and Fukuda EMBO Rep. 2013)しかしRab12がどのようにして新規膜輸送経路を制御するのか、その詳細な分子メカニズムは明らかでなかった。一般的にRabはGEF(活性化因子)とGAP(不活性化因子)によりその活性化状態が制御されている。これまでRab12のGEFやGAPに関する報告はなかったが、最近、In vitroにおいてRab12に対するGEF活性を持つ分子としてDennd3が報告された。しかしDennd3が実際に細胞内においてもRab12-GEFとして機能するかはわかっていなかった。そこで今年度ではRab12の時空間的制御機構を明らかにする目的でDennd3の機能解析を行った。その結果、Dennd3のノックダウンによりRab12ノックダウンと同様にPAT4蛋白質量が増加し、細胞内のアミノ酸量も増加することがわかった。さらにDennd3ノックダウンによるPAT4蛋白質量の増加は、同時にRab12の活性化型変異体の過剰発現により打ち消され、また、Dennd3ノックダウンにより内在性の活性化Rab12量も減少する事が、活性化Rab12結合蛋白質を用いたpull-down法によりわかった。以上の結果から実際に細胞内においてもDennd3がRab12のGEFとして機能していることが明らかとなった。