Research Abstract


Contact of cis-Golgi with ER exit sites executes cargo capture and delivery from the ER

2014年4月14日 Nature Communications 5 : 3653 doi: 10.1038/ncomms4653

小胞体(ER)からゴルジ体へのタンパク質の輸送は、被覆小胞(COP II小胞)によって行われる。これまでは、積み荷タンパク質を含んだCOP II小胞がERESから細胞質へと遊離して漂い、ゴルジ体シス槽や小胞体-ゴルジ体中間区画(ERGIC)という、小胞体を出てから最初に入るべき区画にたどり着き、融合すると考えられてきた。しかし、積み荷の小胞への積み込み、小胞の出芽、繋留、融合という過程が生体内でどのように行われているかは、まだしっかり解明されていなかった。今回我々は、極めて高速で高感度の共焦点顕微鏡を用いて、出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeでは、ゴルジ体シス槽の方がERESに近づいて接触することを明らかにした。接触するとCOP II小胞の被覆が外れ、シス槽が積み荷タンパク質を受け取る。その後、シス槽が積み荷タンパク質を含んだまま、ERESから解離する。ゴルジ体シス槽がこのように「ハグアンドキス」(繋留と融合)方式をとるおかげで、ERESからシス槽へ、効率良く、確実に狙いどおりの場所へ積み荷タンパク質を輸送することができると、我々は考える。

黒川 量雄1, 岡本 美智代1 & 中野 明彦1,2

  1. 理化学研究所 光量子工学研究領域 ライブセル分子イメージング研究チーム
  2. 東京大学大学院 理学系研究科 生物科学専攻 発生細胞生物学
Protein transport from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi apparatus is mediated by coat complex II (COPII) vesicles. It has been believed that COPII vesicles containing cargo are released from the ER exit sites (ERES) into the cytosol and then reach and fuse with the first post-ER compartment, cis-Golgi or ER-to-Golgi intermediate compartment (ERGIC). However, it still remains elusive how cargo loading to vesicles, vesicle budding, tethering and fusion are coordinated in vivo. Here we show, using extremely high speed and high resolution confocal microscopy, that the cis-Golgi in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae approaches and contacts the ERES. The COPII coat cage then collapses and the cis-Golgi captures cargo. The cis-Golgi, thus loaded with cargo, then leaves the ERES. We propose that this ‘hug-and-kiss’ behaviour of cis-Golgi ensures efficient and targeted cargo transport from the ERES to cis-Golgi.