植物細胞に存在した新たな細胞内輸送経路の発見 〜植物特異的膜交通タンパク質が明かす液胞膜からのリサイクリング機構〜

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2025-10-03 基礎生物学研究所

基礎生物学研究所、愛媛大学、お茶の水女子大学の研究チームは、植物細胞で液胞膜から細胞質へ物質を再利用する新しい細胞内輸送経路を発見した。植物特異的膜交通タンパク質「PRA1.B2」が液胞膜上で機能し、液胞に取り込まれた膜成分を再びゴルジ体などに送り返すリサイクリング機構を担うことを解明。従来、液胞は一方向的な分解経路と考えられていたが、植物では再利用のための独自の膜交通システムが存在することが示された。種子の貯蔵タンパク質輸送や農作物の栄養蓄積機構の理解にもつながる成果である。

植物細胞に存在した新たな細胞内輸送経路の発見 〜植物特異的膜交通タンパク質が明かす液胞膜からのリサイクリング機構〜
図1 本研究で明らかになった植物における液胞膜やエンドソームからの膜タンパク質回収経路。二つの独立した膜タンパク質回収経路(オレンジ色と青色)が液胞やエンドソームの独自の膜タンパク質組成をつくり出している。

<関連情報>

植物におけるSNAREの新機能化を支える液胞およびエンドソーム区画からの回収 Retrieval from vacuolar and endosomal compartments underpinning the neofunctionalization of SNARE in plants

Yihong Feng,Kazuo Ebine,Yoko Ito,Takehiko Kanazawa,Tatsuya Sawasaki,Akira Nozawa,Tomohiro Uemura,Akihiko Nakano & Takashi Ueda
Nature Plants  Published:03 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41477-025-02115-5

Abstract

A distinctive protein and lipid composition underlies the distinct function of each organelle, regulated by balanced anterograde and retrograde membrane trafficking. The vacuole, the largest plant organelle, is pivotal in various plant functions, and its protein composition is tightly regulated by bidirectional trafficking. However, the existence of retrograde transport from the plant vacuole has remained unverified. Here we demonstrate retrograde trafficking from the vacuole in Arabidopsis. We observed the retrieval of VAMP727, a plant-unique vacuolar membrane fusion machinery, from the vacuolar membrane. VAMP727 retrieval is facilitated by sorting nexin proteins, which independently diversified between plant and non-plant systems. Furthermore, we show that the core retromer complex and sorting nexins act independently in distinct retrograde transport events with specific cargos. Plant cells have thus elaborated a unique retrieval mechanism from the vacuole, underpinning the neofunctionalization of VAMP727 during plant evolution.

生物化学工学
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