リソソーム表面の酸性ナノ層を検出するDNAナノデバイスを開発(DNA Nanodevices Developed to Detect Acidic Nanolayer on Lysosomal Surface)

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2026-01-22 中国科学院(CAS)

Nature Cell Biology誌に掲載された研究で、中国科学院杭州医学研究所の譚維宏(TAN Weihong)教授・邱立萍(QIU Liping)教授らは、リソソーム表面直近のpHを測定できるDNAナノデバイスを開発した。リソソーム内部の酸性(pH 4.5–5.0)は知られていたが、その情報がどのように細胞質側機能へ伝達されるかは不明であった。本研究では、生細胞内でリソソーム外膜に固定された比率型DNAナノセンサーを用い、最大21nm厚の酸性ナノレイヤー(pHjx-LY)がすべてのリソソーム表面に存在することを初めて実証した。この層の形成と維持にはH⁺チャネルTMEM175が必須であり、リソソームの移動や分布制御には内部pHではなくpHjx-LYが重要であることが示された。さらにRILPがpHセンサーとして機能し、逆行性輸送を制御すること、パーキンソン病モデルではpHjx-LYの異常な酸性化が見られることも明らかとなった。本成果は、オルガネラ機能制御と神経変性疾患研究に新たな視点を提供する。

<関連情報>

DNAナノデバイスはリソソーム表面の酸性ナノ層を検出する DNA nanodevices detect an acidic nanolayer on the lysosomal surface

Yutong Zhang,Meiqin Hu,Yaping Meng,Xin Wang,Fangqian Huang,Ping Li,Yuting Zhuo,Danzhen Chen,Zhimin Wang,Qiang Zhang,Hui Wu,Yao He,Yulin Du,Haoxing Xu,Liping Qiu & Weihong Tan
Nature Cell Biology  Published:21 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41556-025-01855-y

リソソーム表面の酸性ナノ層を検出するDNAナノデバイスを開発(DNA Nanodevices Developed to Detect Acidic Nanolayer on Lysosomal Surface)

Abstract

Lysosomes maintain a highly acidic lumen to regulate H+-dependent hydrolase-mediated degradation, but how protons are ‘leaked’ out to regulate organellar functions through cytosolic effectors remains unknown. Here we developed DNA nanodevices on the cytosolic leaflet of lysosomal membranes to monitor juxta-organellar pH in cells. Unexpectedly, we revealed a radiating acidic layer (up to 21 nm in thickness) on the outer surface of all lysosomes, typically 0.2–0.7 pH units more acidic than the neutral cytosol. This acidic nanolayer is established and maintained primarily by TMEM175, a lysosomal H+ efflux channel associated with Parkinson’s disease. Activation of TMEM175 causes opposite pH changes on both sides of lysosomes; however, it is the juxta-lysosomal, not the luminal, acidity that determines lysosome positioning in cells with dynein adaptor RILP acting as a juxta-lysosomal pH sensor. Hence, through inside-out proton conduits, lysosomes create a steady acidic surrounding that acts as a nano-interface for cytosolic machineries to regulate organellar activities.

細胞遺伝子工学
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