巨大分子コラーゲンの分泌機構の解明

コラーゲンは全タンパク質の約3割を占め、生体内で最も豊富に存在するタンパク質です。小胞体で合成されたコラーゲンは巨大な複合体を形成するため、通常の輸送小胞には入りきらず、その分泌メカニズムはいまだ十分に解明されていません。齋藤がVivek Malhotra研究室でポスドクとして研究していた際、TANGO1がコラーゲンの積荷受容体として機能することを明らかにしました(Saito et al., Cell, 2009)。具体的には、TANGO1が小胞体からコラーゲンが輸送される出発点であるER exit siteにおいてコラーゲンを認識し、その分泌を助けることを示しました。

その後の研究により、TANGO1がcTAGE5およびSec12と巨大な複合体を形成し、この複合体が低分子量Gタンパク質Sar1を効率的に活性化することで、コラーゲンの分泌を促進していることを明らかにしました(MBC, 2011;JCB, 2014;MBC, 2016a;MBC, 2016b)。さらに最近では、我々は低分子量Gタンパク質の活性化をリアルタイムで検出する新たな手法としてSAIYAN systemを開発し、このシステムを用いて、Sar1がコラーゲン分泌の際にER exit siteだけでなく、ER-Golgi中間区画(ERGIC)でも活性化されることを明らかにしました(JCB, 2024)。

今後も、TANGO1を中心としたコラーゲン分泌の分子メカニズムの解明を進めていきます。

Mechanisms of collagen secretion from the ER

Collagen accounts for approximately 30% of total protein and is the most abundant protein in the body. After being synthesized in the endoplasmic reticulum (ER), it assembles into large complexes that are too big to fit into conventional transport vesicles, and therefore, the mechanism of its secretion remains unclear. During my postdoctoral research in the Vivek Malhotra Lab, I discovered that TANGO1 functions as a cargo receptor for collagen at ER exit sites, the specialized regions where export from the ER occurs (Saito et al., Cell, 2009). Building on this work in my subsequent research, we found that TANGO1 forms a large complex with cTAGE5 and Sec12, and that this complex facilitates collagen secretion by efficiently activating the small GTPase Sar1 (MBC, 2011; JCB, 2014; MBC, 2016a; MBC, 2016b). More recently, we developed the Small GTPase ActIvitY ANalyzing (SAIYAN) system, a novel method to detect small GTPase activation in real-time, and using this system, we demonstrated that Sar1 is activated not only at ER exit sites but also in the ER-Golgi intermediate compartment (ERGIC) during collagen secretion (JCB, 2024). We will continue to elucidate the molecular mechanisms underlying collagen secretion, with a particular focus on TANGO1 and its associated factors.