研究概要

近年、オルガネラや細胞膜は互いに近接して接触することで情報や物質を交換・輸送しながら細胞機能を維持していることがわかってきた。オルガネラ膜同士、もしくはオルガネラ膜と細胞膜は、「membrane contact site（膜接触部位）」と呼ばれるある特定の「ゾーン」において互いに接触し、2つの膜はわずか10-30nmの距離で近接している。特に小胞体は、細胞内全体に広く分布することで、ほとんどのオルガネラ膜や細胞膜と膜接触ゾーンを形成することがわかってきた。
私たちはこれまで、小胞体と細胞膜が接触するゾーンにおいて2つの異なるリン脂質が交換輸送される仕組みを研究してきた。これは、小胞体に局在するオキシステロール結合タンパク質（ORP5及びORP8）が、細胞膜のイノシトールリン脂質・PI4Pを認識することで小胞体—細胞膜接触ゾーンを形成し、自身が持つ脂質結合ポケットを介してPI4Pを細胞膜から小胞体へ、そしてホスファチジルセリンを小胞体から細胞膜へと逆輸送するものである。
近年の急速な膜接触部位研究の進展によって様々な膜接触ゾーンの同定が進んでいる。しかしながら、それら膜接触ゾーンがどのように形成され、どのような細胞生理機能を担っているかについての詳細は不明である。本研究では、超解像イメージングや電子顕微鏡解析、そして光遺伝学手法等を用いた脂質操作ツールを駆使して、小胞体—細胞膜接触ゾーンの「形成機構」と「脂質制御を介した生理機能」の解明を目指す。

代表的な原著論文

1. Chung J, Torta F, Masai K, Lucast L, Czapla H, Tanner LB, Narayanaswamy P, Wenk MR, *Nakatsu F and *De Camilli P. (2015) PI4P/phosphatidylserine countertransport at ORP5 and ORP8-mediated ER-plasma membrane contacts. Science 349(6246), 428-32 (*corresponding author)
2. Nakatsu F, Messa M, Nandez R, Czapla H, Zou Y, Strittmatter SM and De Camilli P. (2015) Sac2/INPP5F is an inositol 4-phosphatase that functions in the endocytic pathway. J. Cell Biol. 209(1), 85-95
3. Nakatsu F^#, Baskin JM^＃, Chung J, Tanner LB, Lee SY, Pirruccello M, Hao M, Ingolia NT, Wenk MR, De Camilli P. (2012) PtdIns4P synthesis by PI4KIIIα at the plasma membrane and its impact on plasma membrane identity. J. Cell Biol. 199(6), 1003-16 (^＃equal contribution)
4. Nakatsu F, Perera RM, Lucast L, Zoncu R, Domin J, Gertler FB, Toomre D, De Camilli P. (2010) The inositol 5-phosphatase SHIP2 regulates endocytic clathrin-coated pit dynamics. J. Cell Biol. 190(3), 307-15
5. Nakatsu F^＃, Okada M^＃, Mori F^＃, Kumazawa N, Iwasa H, Zhu G, Kasagi Y, Kamiya H, Harada A, Nishimura K, Takeuchi A, Miyazaki T, Watanabe M, Yuasa S, Manabe T, Wakabayashi K, Kaneko S, Saito T, Ohno H. (2004) Defective function of GABA-containing synaptic vesicles in mice lacking the AP-3B clathrin adaptor. J. Cell Biol. 167(2):293-302. (^＃equal contribution)

総説

1. *Nakatsu F.: A phosphoinositide code for primary cilia. (2015) Dev Cell 34(3): 379-380
2. *Nakatsu F, Hase K and Ohno H. (2014) The role of the clathrin adaptor AP-1: Polarized sorting and beyond. Membranes 2014, 4(4):747-63
3. 中津　史 (2016) イノシトールリン脂質・PI4Pによる細胞機能制御　領域融合レビュー　5、e008
4. 中津　史、大野博司 (2016) タンパク質の輸送選別にはたらくAP複合体　DOJIN BIOSCIENCEシリーズ「メンブレントラフィック」、化学同人
5. 中津　史、Olof Idevall-Hagre (2015) 脂質オプトジェネティクス 実験医学（12月号） 33, pp. 3089-3092