ミトコンドリアとメラノソームの接触がメラニン色素形成を制御 −メラニン色素形成を支える細胞内機構を解明−

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2026-04-24 東京大学

学習院大学などの研究グループは、細胞内でミトコンドリアとメラノソームが接触し、色素形成を制御する新原理を解明した。生細胞でオルガネラ間接触を定量する新技術「MiMSBiT」を開発し、両者が接触することでATPが供給され、メラニン合成が促進されることを確認した。接触はSTIM1とMfn2により制御され、破綻するとメラノソーム成熟と色素生成が低下する。さらにゼブラフィッシュでも色素減少が確認され、生体レベルでの重要性が実証された。本研究は、色素形成が酵素や遺伝子だけでなくオルガネラ間の物理的接触に依存することを示し、老化による白髪や色素異常の理解、医療・美容分野への応用に道を開く成果である。

ミトコンドリアとメラノソームの接触がメラニン色素形成を制御 −メラニン色素形成を支える細胞内機構を解明−

図1 ミトコンドリア(緑)とメラノソーム(紫)が細胞内で近接している様子(上段)と、電子顕微鏡による接触部位の観察像(左下)。右下は、両オルガネラの接触を発光で検出する新技術 MiMSBiT の概念図。

<関連情報>

STIM1-ミトフシン2の相互作用は、ミトコンドリアとメラノソームの接触を繋ぎ止め、メラノソームの成熟を促進する STIM1-Mitofusin2 interactions tether mitochondria and melanosome contacts that promote melanosome maturation

Isshin Shiiba,Yuto Ishikawa,Hijiri Oshio,Naoki Ito,Fuya Yamaguchi,Shun Nagashima,Hideya Ando,Keitaro Umezawa,Yuri Miura,Yuhei Araiso,Koki Nakamura,Yusuke Hirabayashi,Ryoko Inatome & Shigeru Yanagi
Nature Communications  Published:06 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-70282-w

Abstract

Mitochondria form contact sites with multiple organelles to coordinate diverse cellular processes. Melanosomes, lysosome-related organelles, undergo stepwise maturation to synthesize and store melanin, but how they interact with mitochondria remains unclear. Here we show that mitochondria–melanosome contacts dynamically increase during melanosome maturation and are mediated by STIM1–MFN2 interactions. Using a NanoBiT-based reporter system, MiMSBiT (Mitochondria–Melanosome contact reporter applying NanoBiT), to monitor reversible mitochondria–melanosome contacts in living cells, we demonstrate that STIM1 localizes to melanosomes and promotes their contact with mitochondrial MFN2. A transient decrease in melanosomal lumen calcium induces STIM1 clustering and enhances its association with MFN2. These contacts locally increase mitochondrial ATP availability, leading to melanosome lumen acidification via proton channel activation. This acidification facilitates PMEL fibrillation, a key step in melanosome maturation. Together, our findings reveal a mechanism by which mitochondria–melanosome contacts regulate melanosome maturation.

細胞遺伝子工学
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