ゴルジ体膜の脂質再編成が細胞内分解系を制御 -膜輸送やオートファジーを制御する新しい生命現象を発見-

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2026-08-29 理化学研究所,順天堂大学

理化学研究所と順天堂大学などの国際共同研究グループは、ゴルジ体膜における脂質二重層の再編成(脂質スクランブリング)が、リソソーム酵素の輸送とオートファジーを制御する新たな仕組みを発見した。膜輸送因子GGA1がゴルジ体膜に作用すると、通常は内腔側に存在するスフィンゴミエリン(SM)が細胞質側へ移動し、膜の脂質非対称性が変化する。この変化によってリソソーム酵素受容体M6PRの輸送が促進されるほか、SMがオートファゴソーム膜へ移動することで、オートファゴソームとリソソームの融合も促進された。GGA1欠損細胞ではこれらの過程が低下し、リソソーム酵素輸送とオートファジーが阻害された。ライブセルイメージング、共焦点顕微鏡、遺伝子欠損細胞、人工脂質膜、電子顕微鏡などを組み合わせ、脂質分布そのものが細胞機能を制御することを示した点が重要である。リソソーム病や神経変性疾患などの病態理解・創薬への応用も期待される。

ゴルジ体膜の脂質再編成が細胞内分解系を制御 -膜輸送やオートファジーを制御する新しい生命現象を発見-
ゴルジ体膜の脂質二重層の再編成によるリソソーム酵素輸送とオートファジーの制御

<関連情報>

リソソーム酵素の選別とオートファジーは、GGA1誘導性TGN脂質スクランブリングによって制御される Sorting of lysosomal enzyme and autophagy are regulated by the GGA1-induced TGN lipid scrambling

Kohta Takahashi, Nario Tomishige, Mitsuhiro Abe, Gašper Šolinc, […] , and Toshihide Kobayashi
Science Advances  Published:28 Aug 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aec4519

Abstract

The physiological role of lipid asymmetry in intracellular membranes remains poorly understood. Here, we show that sphingomyelin (SM), typically confined to the lumen of the trans-Golgi network (TGN), is exposed on its cytoplasmic surface by the action of the Golgi-associated protein, Golgi-associated gamma-adaptin ear–containing adenosine 5′-diphosphate–ribosylation factor–binding protein 1 (GGA1). This exposure is driven by the GGA1 GAT domain, which induces lipid scrambling in a manner dependent on membrane curvature and cholesterol. SM exposure coincides with the exit of mannose 6-phosphate receptors from the TGN, a process essential for lysosomal enzyme trafficking. Furthermore, SM is transferred to autophagic membranes, where it facilitates autophagosome-lysosome fusion. These findings reveal a previously unrecognized role for lipid remodeling in membrane trafficking and autophagy.

生物化学工学
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