高等動物におけるオートファジーの分子機構:Apg7pの機能解析

• Project/Area Number: 12780543
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 谷田 以誠 順天堂大学, 医学部, 助手 (30296868)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2001: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2000: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: オートファジー / MAP-LC3 / コビキチン化 / GABARAP / Apg3 / E1酵素 / E2酵素 / GATE16 / APG7 / GATE-16 / APG12 / ヒトAPG7ホモログ

Research Abstract

ほ乳類においては、オートファジーは細胞の維持・分化や細胞死の際に重要な役割を果たし、オートファジーの欠損は重篤な神経変性疾患や筋疾患をひきおこす。。酵母においてApg7pは、オートファジーの際に、オートファゴソームの膜形成に関わる因子として単離され、Apg12pおよびApg8pを基質としたユビキチン様修飾システムのタンパク質活性化酵素(E1)であり、この2つの異なるモディファイアーを協調的に修飾させながら、膜形成を促進する酵素である。またApg3pはApg8pの新規E2酵素である(Ichimura et al., 2000)。私は、このタンパク質修飾システムが膜形成に関与することから、哺乳類Apg7p,Apg3p,および3つのApg8pホモログ(MAP-LC3、GABARAP、GATE-16)に注目して単離・解析をおこなってきた。MAP-LC3はMicrotubule Associated Protein(MAP)のサブユニットの一つとして脳から精製され、GABARAPはGABA受容体に会合するタンパク質として単離され、GATE-16は、ゴルジ体で輸送活性を促進させるタンパク質として、脳から単離されてきており、ヒトApg8p修飾システムが脳神経機能に重要な働きをする事を示唆している。平成12年度にヒトAPG7遺伝子産物が、ヒトApg12p,ヒトMAP-LC3,GABARAP,GATE-16の4つのタンパク質を基質としたユニークなE1酵素であることを示した(Tanida et al, 2001)。また酵母Apg7pの必須領域解析をおこない、C末端が酵素活性やE1-E2複合体形成に必須であることを示した(Komatsu et al, 2001)。平成13年度には、ヒトAPG3 cDNAの単離・解析をおこない、この遺伝子産物が3つのヒトApg8pホモログを基質とするE2酵素であることを示した(Tanida et al 2002a)。またAPG7遺伝子ノックアウトマウス作成の目的でマウスAPG7 cDNAを単離・解析し、Apg12pが優先的な親和性を持つ基質であることを示した(Tanida et al, 2002b)。

Research Products

• [Publications] Tanida, I., et al: "Murine Apg12p has a substrate-preference for murine Apg7p over three Apg8p homologs"Biochem.Biophys.Res.Comm.. (in press). (2002)
• [Publications] Tanida, I., et al: "Human Apg3p/Aut1p homologue is an E2 enzyme for multiple substrates, GATE-16, GABARAP, and MAP-LC3, and facilitates the conjugation of hApg12p to hApg5p"J.Biol Chem.. (in press). (2002)
• [Publications] Komatsu, M., et al: "The C-terminal region of an Apg7p/Cvt2p is required for homodimerization and is essential for its E1 activity and E1-E2 complex formation"J Biol Chem.. 276(13). 9846-9854 (2001)
• [Publications] Tanida, I.et al: "The human homolog of Saccharomyces cerevisiae Apg7p is a Protein-activating enzyme for multiple substrates including human Apg12p, GATE-16, GABARAP, and MAP-LC3"J Biol Chem.. 276(3). 1701-1706 (2001)
• [Publications] Komatsu M,Tanida I,Ueno T,Ohsumi M,Ohsumi Y,Kominami E.: "The C-terminal region of an Apg7p/Cvt2p is required for homodimerization and is essential for its E1-activity and E1-E2 complex-formation."J Biol Chem.. (in press). (2001)
• [Publications] Tanida I,Tanida-Miyake E,Ueno T,Kominami E.: "The human homologue of Saccharomyces cerevisiae Apg7p is a protein-activating enzyme for multiple substrates, including human Apg12p,GATE-16,GABARAP, and MAP-LC3."J Biol Chem.. (in press). (2001)
• [Publications] Ichimura Y,Kirisako T,Takao T,Satomi Y,Shimonishi Y,Ishihara N,Mizushima N,Tanida I,Kominami E,Ohsumi M,Noda T,Ohsumi Y.: "A ubiquitin-like system mediates protein lipidation"Nature.. 408(6811). 488-492 (2000)