リサイクリングエンドソームを通過する逆行性輸送の生理的意義と分子基盤の解明

逆行性輸送経路は、細胞外の物質や細胞膜に存在する膜タンパク質をゴルジ体・小胞体へと運ぶ細胞内輸送経路であり、組織・個体形成に重要であることが明らかにされてきている。しかしながら、逆行性輸送によって運搬されるタンパク質、およびその制御因子については不明な点が多く残されている。当研究室は、逆行性輸送がリサイクリングエンドソーム(RE)という細胞小器官を介することを世界に先駆けて発見し、されにREに局在し逆行性輸送を制御する新規タンパク質を複数同定(Uchida et al. PNAS(2011), Matsudaira et al. PLoS One(2013), Matsudaira and Niki et al. J Cell Sci. (2015))してきた。また、RE膜の細胞質側脂質層に限局するリン脂質ホスファチジルセリン(PS)が、これらの逆行性輸送因子のRE局在に必要であることを見出している。一方、これらの輸送制御因子は逆行性輸送の受け手側となるTGN膜にも局在することから、TGN膜においても輸送制御機構が存在すると考えられる。前年度までに報告したように、新たに、スフィンゴミエリン(SM)というリン脂質がRE, TGN膜双方の細胞質側脂質層に豊富に存在し輸送を制御しうることを、生細胞に応用可能な新規SM結合プローブを開発することで明らかにした。そこで、本年度において、細胞内SMを軸とした新規逆行性輸送の分子基盤を明らかにするために、SMに結合するタンパク質や近傍に存在するタンパク質群を網羅的に同定する手法を開発した。その結果、数多くの膜輸送制御因子が同定され、それらいくつかの細胞内局在に、細胞質側脂質層のSMが必要であることがわかった。すなわち、細胞質側脂質層に存在するSMは、これらの膜輸送制御因子を通じて細胞内輸送を制御するという可能性が見出された。

逆行性輸送経路は、細胞外の物質や細胞膜に存在する膜タンパク質をゴルジ体・小胞体へと運ぶ細胞内輸送経路であり、組織・個体形成に重要であることが明らかにされてきている。しかしながら、逆行性輸送によって運搬されるタンパク質、およびその制御因子については不明な点が多く残されている。当研究室は、逆行性輸送がリサイクリングエンドソーム(RE)という細胞小器官を介することを世界に先駆けて発見し、されにREに局在し逆行性輸送を制御する新規タンパク質を複数同定(Uchida et al. PNAS(2011), Matsudaira et al. PLoS One(2013), Matsudaira and Niki et al. J Cell Sci. (2015))してきた。また、RE膜の細胞質側脂質層に限局するリン脂質ホスファチジルセリン(PS)が、これらの逆行性輸送因子のRE局在に必要であることを見出している。一方、これらの輸送制御因子は逆行性輸送の受け手側となるTGN膜にも局在することから、TGN膜においても輸送制御機構が存在すると考えられる。前年度までに報告したように、新たに、スフィンゴミエリン(SM)というリン脂質がRE, TGN膜双方の細胞質側脂質層に豊富に存在し輸送を制御しうることを、生細胞に応用可能な新規SM結合プローブを開発することで明らかにした。そこで、本年度において、細胞内SMを軸とした新規逆行性輸送の分子基盤を明らかにするために、SMに結合するタンパク質や近傍に存在するタンパク質群を網羅的に同定する手法を開発した。その結果、数多くの膜輸送制御因子が同定され、それらいくつかの細胞内局在に、細胞質側脂質層のSMが必要であることがわかった。すなわち、細胞質側脂質層に存在するSMは、これらの膜輸送制御因子を通じて細胞内輸送を制御するという可能性が見出された。