筋収縮に不可欠な“横行小管”をつくる新たな仕組みを解明~生体膜変形のメカニズムに新たな知見~

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2026-01-08 東京科学大学

東京科学大学の川口紘平特任助教・藤田尚信准教授らは、ショウジョウバエ筋細胞の横行小管(T管)形成を制御する新機構を解明した。T管近傍タンパク質を近接依存性標識プロテオミクスで同定し、候補遺伝子のRNAiスクリーニングを行った結果、直鎖(M1連結型)ユビキチン鎖を合成する酵素LUBELをT管形成必須因子として発見した。LUBELの酵素活性に加え、BARドメインタンパク質Amph(アンフィファイジン)との結合、さらにLUBELと直鎖ユビキチン鎖からなる自己集合体形成が、膜を管状化するAmphの機能を制御しT管形成を進めると示した。LUBEL欠損ではAmphの局在は保たれても膜が管状化せずシート状となり、ユビキチン化集合体が膜変形を制御する新概念を提唱する。無脊椎で保存された機構が脊椎ではカベオリン依存へ置換された進化的示唆も得た(Science Advances)。

筋収縮に不可欠な“横行小管”をつくる新たな仕組みを解明~生体膜変形のメカニズムに新たな知見~
図1. T管を介した筋収縮の誘導(自著論文[参考文献1]を改変して作成したもの。ライセンス:CC BY 4.0.)

<関連情報>

線形ユビキチン化はAmphを介したT管の生合成を誘発する Linear ubiquitination triggers Amph-mediated T-tubule biogenesis

Kohei Kawaguchi, Yutaro Hama, Harunori Yoshikawa, Kohei Nishino, […] , and Naonobu Fujita
Science Advances  Published:7 Jan 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ady4934

Abstract

Transverse tubules (T-tubules) are invaginations of the muscle plasma membrane that facilitate rapid transmission of action potentials, ensuring synchronized muscle contraction. Despite their essential role in muscle physiology, the mechanisms underlying T-tubule formation remain elusive. Here, we identify LUBEL/RNF31, a ubiquitin E3 ligase responsible for linear (M1-linked) ubiquitination, as a key regulator of T-tubule biogenesis in Drosophila. Loss of LUBEL leads to Amphiphysin (Amph)–positive membrane sheets instead of tubular networks. The ubiquitin ligase activity of LUBEL and direct interaction with Amph, a BAR domain protein involved in membrane tubulation, are crucial for proper T-tubule morphology. LUBEL and M1-linked ubiquitin chains assemble into puncta on membranes through multivalent interactions, facilitating Amph-mediated tubulation. Notably, the Amph-LUBEL/RNF31 interaction is evolutionarily conserved across species, underscoring a fundamental role for linear ubiquitination in membrane remodeling. Our findings uncover an unexpected function of linear ubiquitination in membrane deformation driven by BAR proteins.

医療・健康
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