オートファジーにおける膜間脂質輸送の駆動力の解明

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本研究は、小胞体に存在するオートファジー必須タンパク質の分子機能解析を通じて、脂質輸送の駆動力を明らかにすることを目的としている。これらは脂質二重層の外層と内層の脂質を転移させる層間輸送活性を持つと考えられているが、これでは現状のモデルに矛盾が生じる。研究開始当初は、それらの精製タンパク質を調製しリポソームに組み込んでIn vitro再構成系を構築し、それ主体として、層間輸送活性以外の機能を調べる方針であった。しかし、In vitro再構成系の構築にはもっと具体的な仮説が必要であることに気付き、生理的機能の情報を集めることが先決であると判断した。そこで培養細胞等を用いた生理的解析を優先した。オートファジー不全細胞では、オートファジー実行タンパク質の遺伝学的階層性を評価できず、ある遺伝学的バックグラウンドの細胞を用いる必要がある。しかし、当該タンパク質についてはそのような細胞が作製されていない。そこで、CRISPR-Cas9システムを用いてノックアウト細胞の樹立を目指したが、成功しなかった。当該タンパク質の欠損は大きな成長阻害を呈するが、アダプター欠損細胞には既に成長阻害が認められる。そのため、それらを同時に欠損すると、成長阻害の程度が、増殖が困難なレベルに達してしまうことが失敗の原因と考えられた。文献を調査および配列解析を行ったところ、遺伝子改変が容易なあるモデル生物が当該タンパク質のホモログを持つことを見出した。そこで、所属研究室にその生物を導入し、当該遺伝子の欠損細胞を作製した。その欠損細胞は、哺乳類細胞とは異なる表現型を示すことがわかりつつある。その生物は哺乳類のような後生動物（メタゾア）より前に系統的に分岐しており、脂質組成なども異なる。当該タンパク質の生理機能の進化を系統進化と結び付けて考えることで、分子機能にたどり着くヒントが得られるかもしれない。