ヒトは高度に発達した網膜を有し，外部情報のおよそ8割を視覚から得ているため，視覚障害が人々の日常生活に及ぼす影響は非常に大きい．網膜の最外層に整列し光シグナルを受容する視細胞は，高度に分化・発達した感覚繊毛であり，一次繊毛に類似した構造的・機能的な特徴を有する．特定の遺伝子変異を原因として網膜・視細胞の機能が障害される疾患は遺伝性網膜変性疾患（IRDs）と総称され，これまでに280以上のIRDsの原因遺伝子が同定されている．IRDs原因遺伝子の中には，

一次繊毛は細胞膜が突出して形成される不動性の繊毛で，一細胞につき一本のみ形成される．当初は細胞外に突出しているだけの静的な細胞小器官だと思われていたが，種々の研究成果により，細胞周期に依存して形成と短縮・消失を繰り返すダイナミックな性質をもつことが明らかとなってきた．一次繊毛は非常に短く表面積も小さいにもかかわらず，一次繊毛膜上には特異的に分布するGタンパク質共役型受容体，増殖因子受容体やイオンチャネルがあるため，選択的な生理活性物質や機械刺激を受容するシグナル受容器として働く．そのため，一次繊毛の形成異常や機能破綻は，小頭症，嚢胞腎，内臓逆位や多指症に代表される種々の臓器形成不全等を所見とする，先天性の遺伝子疾患「

一次繊毛は細胞膜が突出して形成されるシグナル受容器である．細胞周期G₀/G₁期に中心体由来の基底小体を基にして，1細胞あたり1本形成される．特異的な増殖性刺激を受容すると短縮・消失してG₁/S期に再駆動するため，細胞増殖を促進する．細胞増殖作用は，主に胎児期における種々の臓器形成に重要である．血球系を除くほとんど全ての細胞種に形成されるため，一次繊毛の形成異常および一次繊毛シグナルの破綻は，脳，眼，鼻，耳，心臓，肺，肝臓，腎臓，骨など種々の臓器の形成不全につながる．これらの先天性遺伝性疾患を総称して

 Joubert syndrome (JS) は, 頭部画像所見にてmolar tooth sign (MTS) を特徴とする

Cilia are microtubule-based appendages that project from the surfaces of various eukaryotic cells and play critical roles in sensing extracellular stimuli and transducing developmental signals. Defects in the assembly and functions of cilia result in a variety of congenital disorders, which are collectively called the ciliopathies.

The bidirectional trafficking of ciliary proteins along the microtubule-based axoneme is mediated by the intraflagellar transport (IFT) machinery, which contains the two large multisubunit complexes IFT-A and IFT-B. Anterograde protein trafficking from the base to the tip of cilia is mediated by the IFT-B complex driven by kinesin-2 motor proteins, whereas retrograde trafficking is mediated by the IFT-A complex driven by the dynein-2 complex.

I will introduce the architecture and function of IFT machinery revealed by utilizing the visible immunoprecipitation (VIP) assay, which we recently developed as a simple and flexible strategy for visually detecting protein-protein interactions, and CRISPR/Cas9 genome editing.

A photoreceptor is a specialized neuron that is responsible for the conversion of light into an electrical signal, which possess light-sensing ciliary organelles called outer segments. Peripherin 2 (PRPH2; also known as retinal degeneration slow protein, RDS), a photoreceptor-specific tetraspanin protein, is essential for the morphogenesis of the outer membranes and the visual function. A variety of the PRPH2 gene mutaions have been linked to a spectrum of hereditary retinal degenerative diseases. Recently, we have shown that the late endosome is the waystation that sorts newly synthesized PRPH2 to the cilium. We found that multiple C-terminal motifs of PRPH2 regulate its late endosome and ciliary targeting through ubiquitination and binding to Endosomal Sorting Complexes Required for Transport (ESCRT) component Hrs. Using the novel in vivo transfection system, we demonstrated that the entry of nascent PRPH2 into the outer segment could be blocked by its C-terminal mutations or by the expression of shRNA against Hrs. These findings shed light on a new biological role of the late endosomes in the biosynthetic pathway of ciliary proteins, and suggest that the late endosome can be a new therapeutic target for the diseases caused by ciliary defects.

細胞膜から突出する一次繊毛はヒトのほとんどの細胞に存在し，さまざまな外部シグナルを受容するアンテナとして機能する．繊毛の形成不全や機能異常が嚢胞腎や網膜変性などの多様な症状を呈する

一次繊毛は，中心体由来の基底小体を起点として形成される不動性の繊毛で，細胞周期G₀期のほとんど全ての細胞種において細胞外に突出する．一次繊毛の根底部には物質輸送のバリアがあるため，内部には選択的な分子が存在し，特に一次繊毛を覆う細胞膜（一次繊毛膜）には限られた種類のGタンパク質共役型受容体，増殖因子受容体や，イオンチャネルが分布する．そのため一次繊毛は，選択的な生理活性物質や機械刺激のシグナル受容器として細胞の増殖や分化を制御し，骨，脳や腎臓など，全身の様々な臓器の形成や成熟に関与する．一方，一次繊毛の形成不全や機能破綻が生じると，様々な臓器の形成不全を主徴とする

2021年より始まった学術変革領域「クロススケール新生物学」では，これまでアプローチすることが難しかった細胞内の20～500 nm程度の大きさに焦点をあてて研究を進めようとしている．このスケールの現象や構造を観察する幾つかの方法の内の一つがクライオ電子顕微鏡（以降，Cryo-EM）である．Cryo-EMについては昨年の顕微鏡誌（57巻3号）で「クライオ電子顕微鏡の現在」という特集が組まれているので，そちらを参照していただければ幸いである．本稿では，「クロススケール新生物学」というコンテクストで，主にCryo-EM/単粒子解析による細胞内複合体の解析と，クライオ電子線トモグラフィー（以降，Cryo-EM/Tomo）について解説する事にする．

ヒトをはじめとする哺乳動物は，網膜に達した可視光線を視細胞が受容し，そのシグナルが脳に伝達されることで，明暗や色，形などの情報を視覚として認知している．光子を吸収し，そのエネルギーを化学シグナルへ変換する初期反応を担っているのが外節と呼ばれる視細胞独自の膜小器官である．外節の内部にはディスク膜と呼ばれる扁平な膜構造が多数存在しており，ロドプシンを豊富に含んでいる．この特徴的な構造は一次繊毛に由来し，網膜の成熟とともに発達して形成される．そのディスク膜の辺縁にはペリフェリン2（Peripherin-2，PRPH2もしくはRDS）と呼ばれる視細胞特異的テトラスパニンが分布し，ホモもしくはヘテロ多量体を形成し膜を屈曲させることで，膜構造を変形・維持していると考えられている．PRPH2の遺伝子変異は多様な遺伝性網膜変性疾患を引き起こすことが知られているが，細胞質内に位置するカルボキシル末端（C末端）領域の変異は特に黄斑関連疾患との関わりが報告されている．ペリフェリン2のC末端領域は外節の局在に必須であることが知られていたが，筆者らの研究によりその輸送機構に後期エンドソーム経路が関わっていることが明らかになった．同じくディスク膜に局在する膜タンパク質であるロドプシンはそのC末端に繊毛輸送配列VxPxを含み，ロドプシン輸送複合体との相互作用を介してゴルジ装置から外節に輸送される．近年，薬剤による遺伝子発現誘導系を用いた研究により，げっ歯類においてペリフェリン2とロドプシンは各々独立した経路によって外節へと輸送され，それらは外部の光環境によって制御されることが明らかになった．本稿では，視細胞における特徴的な繊毛構造の要であるペリフェリン2の役割について概説するとともに，視細胞の繊毛輸送の最近の知見について紹介する．