小胞体とミトコンドリアがピタッと貼り付く仕組みを発見~液状化したタンパク質集合体による新たな細胞内構造形成機構~

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2026-01-09 東京大

東京大学大学院工学系研究科の平林祐介准教授らは、哺乳類細胞において小胞体とミトコンドリアが面状に密着する新しい仕組みを解明した。小胞体膜タンパク質PDZD8は天然変性領域(IDR)を介して液‐液相分離を起こし、柔らかい液滴状集合体を形成する。この集合体がウェッティング現象により膜表面に広がることで、表面張力を利用して両オルガネラの接触面積を拡大・安定化させることが示された。従来は剛直な繋留因子による静的結合が主と考えられていたが、本研究はソフトマテリアル的性質を持つタンパク質が動的に細胞内構造を形成する新原理を提示した。本成果は、オルガネラ間コミュニケーションの理解を深め、自閉症など神経発達症の病態解明や治療研究への波及が期待される。

小胞体とミトコンドリアがピタッと貼り付く仕組みを発見~液状化したタンパク質集合体による新たな細胞内構造形成機構~
小胞体タンパク質PDZD8が持つ液体的性質が、小胞体とミトコンドリアを接触させる。

<関連情報>

膜タンパク質を介した相分離がオルガネラの接触部位を調整する Membrane-protein-mediated phase separation orchestrates organelle contact sites

Christian Hoffmann ∙ Takahiro Nagao ∙ Taka A. Tsunoyama ∙ … ∙ Akihiro Kusumi ∙ Yusuke Hirabayashi ∙ Dragomir Milovanovic
Molecular Cell  Published:January 08, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.12.006

Highlights

  • Membrane-bound organelles form extensive, tightly apposed surfaces within cells
  • PDZD8 phase separates at membrane contact sites via an intrinsically disordered region
  • PDZD8 condensates mediate stable adhesion between ER and surrounding organelles
  • These adhesions enable diffusion and enrichment of molecules within apposed organelles

Summary

Mitochondria and the endoplasmic reticulum (ER) contain large areas that are in close proximity. Yet the mechanism of how these inter-organellar adhesions are formed remains elusive. Tight functional connections, termed “membrane contact sites,” assemble at these areas and are essential for exchanging metabolites and lipids between the organelles. Recently, the ER-resident protein PDZ domain-containing protein 8 (PDZD8) was identified as a tether between the ER and mitochondria or late endosomes/lysosomes. Here, we show that PDZD8 can undergo phase separation via its intrinsically disordered region (IDR). Endogenously labeled PDZD8 forms condensates on membranes both in vitro and in mammalian cells. Electron microscopy analyses indicate that the expression of full-length PDZD8 rescues the decrease in inter-organelle contacts in PDZD8 knockout cells but not PDZD8 lacking its IDR. Together, this study identifies that PDZD8 condensates at the lipid interfaces act as an adhesive framework that stitches together the neighboring organelles and supports the structural and functional integrity of inter-organelle communication.

生物工学一般
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