• 生合成経路^(※1)に関わるゴルジ体^(※2)と、リサイクリング経路^(※3)に関わるリサイクリングエンドソーム(RE)^(※4)が、接着と解離を繰り返していることを発見。
• 生合成された膜タンパク質のうち、限られた種類のみが、接着面でゴルジ体からREへと輸送されることを発見。
• ゴルジ体とREの接着面において膜タンパク質の選別^(※5)が行われている可能性を示唆。

ゴルジ体は、ホルモンや消化酵素などの分泌タンパク質や膜タンパク質の生合成に必要な細胞小器官(※6)であり、一端(シス面)で新規に合成されたタンパク質を受け取り、もう一端(トランス面)から成熟したタンパク質を送り出します。一方、リサイクリングエンドソーム(RE)は、エンドサイトーシス(※7)によって細胞膜から取り込まれた膜タンパク質を、再び細胞膜へと戻す役割をもつ細胞小器官です。ゴルジ体とREの働きは独立していると考えられてきましたが、広島大学大学院統合生命科学研究科の佐藤明子准教授らのグループと理化学研究所光量子工学研究センター生細胞超解像度イメージング研究チーム(チームリーダー: 中野明彦)は、本研究でREがゴルジ体のトランス側への接着と解離を繰り返していることを、ショウジョウバエとヒト培養細胞で見出しました。

植物細胞では、REは定義づけられていませんが、ゴルジ体の一部であるトランスゴルジ網(TGN)(※8)がゴルジ体のトランス側への接着と解離を繰り返していることが報告されています。このたび発見した動物細胞におけるREの挙動は、この植物細胞のTGNの挙動と一致しており、植物TGNと動物REが同一の細胞小器官である可能性を示唆しています。

また、ゴルジ体とREの接着の意義を探るため、生合成された膜タンパク質の輸送をライブイメージングにより観察したところ、限られた種類の膜タンパク質のみが、ゴルジ体からREへと輸送されることを見出しました。この結果は、REがゴルジ体のトランス面に接着することで、膜タンパク質の一部を選別して取り込み、特異的な細胞小器官・細胞膜ドメインへと輸送していることを示しています。

(※1) 生合成経路
小胞輸送経路の1つ。膜タンパク質や分泌タンパク質が小胞体で合成された後、ゴルジ体へ送られ、さらにゴルジ体から細胞膜や様々なオルガネラへと特異的に輸送される経路のこと。

(※2) ゴルジ体
ホルモンや消化酵素などの分泌タンパク質や膜タンパク質の生合成に必要な細胞小器官であり、一端(シス面)から新規タンパク質を受け取り、もう一端(トランス面)からタンパク質を送り出す。

(※3) リサイクリング経路
小胞輸送経路の1つ。細胞外からエンドサイトーシス(食作用・飲作用)によって細胞内へと取り込まれた物質を再び細胞膜へと輸送する経路のこと。

(※4) リサイクリングエンドソーム(RE)
エンドサイトーシス(食作用・飲作用)によって細胞内に取り込んだ物質を、再び細胞膜へと戻す役割をもつ細胞小器官。

(※5) 選別
膜タンパク質を輸送先別に選び出し特別の輸送経路へと導くこと。

(※6) 細胞小器官
細胞内にある膜で囲まれた器官であり、特有の機能を持つ。小胞体・ゴルジ体・エンドソーム・ミトコンドリアなど。

(※7) エンドサイトーシス
細胞が細胞外の物質を取り込む過程。食作用・飲作用ともいう。

(※8) トランスゴルジ網 (Trans Golgi Network: TGN)
ゴルジ体の最もトランス側に存在する網目構造の膜。様々な細胞小器官や細胞膜ドメインへ向かう小胞が形成される区画であり、膜タンパク質が選別されて小胞へと詰め込まれている。

• 掲載誌: Journal of Cell Science
• 論文タイトル: Recycling endosomes attach to the trans-side of Golgi stacks in Drosophila and mammalian cells
• 著者名: Fujii S, Kurokawa K, Inaba R, Hiramatsu N, Tago T, Nakamura Y, Nakano A, Satoh T, Satoh AK.
• DOI: 10.1242/jcs.236935.