私は膜接触部位(Membrane Contact Site; MCS)に着目した研究しています。

　膜接触部位とは、異なるオルガネラどうしが膜融合することなく近接し、直接分子交換などを行うことを可能とする細胞内微小領域のことです。膜接触部位の主な機能として、脂質輸送、カルシウム調節、オルガネラ動態制御があげられており、細胞内恒常性維持に重要な役割を果たします。

　私が所属する名古屋市立大学薬学研究科分子生物薬学分野(白根研)では、小胞体とエンドソームの間で膜接触部位を形成するタンパク質複合体を発見しました。私はその複合体の機能解明をしています。以下、私の研究内容を簡単に紹介いたします。

キーワード：オルガネラ、膜接触部位(Membrane Contact Sites)、
小胞体、エンドソーム/リソソーム、細胞内脂質輸送、リポファジー、
細胞内Ca2+調節、Ca2+イメージング

• PDZD8によるオルガネラ間脂質輸送機構

　PDZD8はER膜貫通タンパク質であり、私の所属する研究室が小胞体とエンドソームとの間で膜接触部位を形成し、エンドソーム成熟に働くことと、神経健常性の維持に働くことを見出しました(Shirane, Nature Communication, 2020)。PDZD8は脂質輸送ドメインであるSMPドメインを持ち、その論文ではin vitroのリコンビナントタンパク質を用いたアッセイでPDZD8が脂質輸送活性を持つことを証明しましたが、実際に細胞内で脂質を輸送するかどうかは不明でした。

　そこで私は、細胞内オルガネラ間でPDZD8がどのような脂質を輸送するか、またどのオルガネラからどのオルガネラへ脂質を輸送するかどうかを調べました。主な手法はイメージングです。標的とした脂質に特異的に結合する脂質マーカーと各オルガネラ特異的に標識するオルガネラマーカーを細胞内に導入し、共焦点顕微鏡で観察しました。

　その結果、PDZD8が小胞体からエンドソームへ、コレステロールを輸送することを見出しました。さらに、この脂質輸送機能が損なわれることにより、脂肪滴の分解(リポファジー)に不全を来すことが明らかになりました。研究成果は以下の論文に掲載されました。

PDZD8-deficient mice accumulate cholesteryl esters in the brain as a result of impaired lipophagy.
Morita K, Wada M, , Nakatani K, Matsumoto Y, Hayashi N, Yamahata I, Mitsunari K, Mukae N, Takahashi M, Izumi Y, Bamba T, and *Shirane M.
iScience, 2022, 16: 105612

PDZD8-deficient mice manifest behavioral abnormalities related to emotion, cognition, and adaptation due to dyslipidemia in the brain.
Kurihara Y, Mitsunari K, Mukae N, Shoji H, Miyakawa T, and *Shirane M.
Mol. Brain, 2023, 16: 11

• TMEM55Bによるオルガネラ間Ca2+調節機構