細胞内「配送センター」ゴルジ体から輸送担体としてエンドソームが誕生 ― 細胞膜へのタンパク質輸送の新たな仕組みを解明 ―

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2026-07-29 広島大学

広島大学と理化学研究所の研究グループは、細胞内の「配送センター」であるゴルジ体から、リサイクリングエンドソームが新たな輸送担体として形成される仕組みを解明した。研究では、ゲノム編集によりタンパク質輸送を薬剤で可逆的に制御できる細胞を開発し、超解像度高速共焦点レーザー顕微鏡(SCLIM)と3次元電子顕微鏡で輸送過程を可視化した。その結果、リサイクリングエンドソームは既存のものが積荷を受け取るだけでなく、ゴルジ体上で新たに形成されながら積荷を取り込み、その後既存エンドソームと融合して成熟することを発見した。また、新生エンドソームはクラスリン被覆を含む数珠状構造として形成され、AP-1がゴルジ体から切り離す過程に重要な役割を果たすことも明らかになった。本成果は、細胞内タンパク質輸送機構やゴルジ体とエンドソームの関係について新たな概念を提示するものであり、輸送異常に起因する疾患の理解や創薬研究への応用が期待される。

細胞内「配送センター」ゴルジ体から輸送担体としてエンドソームが誕生 ― 細胞膜へのタンパク質輸送の新たな仕組みを解明 ―
図 ゴルジ体シス側で機能するGBF1にBFA耐性変異を導入したゲノム編集細胞

<関連情報>

ブレフェルジンAによるゴルジ体後輸送の可逆的制御により、グリコシルホスファチジルイノシトールアンカー型タンパク質輸送中のリサイクリングエンドソーム成熟が明らかになる Reversible control of post-Golgi transport by brefeldin A reveals recycling endosome maturation during glycosylphosphatidylinositol-anchored protein transport

Arata Takiguchi,Ho Tung Shek,Shogo Sasaki,Tatsuya Tago,Taisei Uehara,Yumi Goto,Kiminori Toyooka,Kazuo Kurokawa,Takuro Tojima,Akihiko Nakano,Makoto Maeda,Takunori Satoh & Akiko K. Satoh
Nature Communications  Published:27 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-75784-1

Abstract

Post-Golgi transport plays a crucial role in establishing and maintaining cellular function; however, its mechanism of action remains unclear. Therefore, a system to manipulate post-Golgi transport is highly desirable. In this study, we developed a brefeldin A (BFA)-controlled system to block and restart post-Golgi transport freely, allowing the detailed observation of cargo exit from Golgi stacks using live-cell imaging, electron microscopy, and biochemical analysis. Using this system, glycosylphosphatidylinositol-anchored protein (GPI-AP) transport from the trans-Golgi network (TGN) to Golgi-associated recycling endosomes (GA-REs) was visualized. GA-REs expanded during GPI-AP uptake, indicating maturation from the TGN into REs, which later detached as free REs released from the Golgi stacks. Tubular and pearled GPI-AP-positive structures formed on the TGN, which were likely GA-REs transporting GPI-AP from the TGN. REs matured in AP-1-deficient cells, whereas GA-RE detachment was impaired, and long-tubules were observed, thereby delaying GPI-AP delivery to the plasma membrane.

細胞遺伝子工学
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