オートファジーの始動を制御するＡＴＧ１キナーゼ複合体の分子機構の解明

• Project/Area Number: 12J40279
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical pharmacy
• Research Institution: Microbial Chemistry Research Foundation
• Principal Investigator: 藤岡 優子 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: オートファジー / X線結晶構造解析 / プロテインキナーゼ / 結晶構造解析 / Atg1 / Atg13

Outline of Annual Research Achievements

Atg1はオートファジー関連タンパク質の中で唯一のタンパク質キナーゼである。Atg1のキナーゼ活性はAtg13との結合によって制御されているという報告があるものの、その詳細な分子メカニズムは依然不明である。本研究は、Atg1とAtg13の複合体と、その複合体に結合することによってAtg1の活性化に寄与するAtg17-Atg29-Atg31の3者複合体、さらにはAtg1-Atg13-Atg17-Atg29-Atg31の5者複合体の立体構造解析を行うことによって、その相互作用様式を明らかにし、Atg1のキナーゼ活性の調節メカニズムを解明することを目的としている。
昨年度に報告した通り、これまでにAtg1-Atg13複合体と、Atg13-Atg17-Atg29-Atg31の４者複合体について結晶構造を決定することに成功した。また立体構造をもとに行った生化学的解析などから、飢餓によるAtg13の脱リン酸化が、オートファゴソーム形成の足場であるPAS（pre-autophagosomal structure）の形成、さらにはオートファジーの始動を引き起こす分子機構の一端が明らかとなり、本年度論文として報告した。
その発展として、脱リン酸化したAtg13がAtg17の二か所に結合することによって、Atg17同士が架橋され凝集するという現象を発見した。この発見は5者複合体の結晶化が本質的に困難であることを示唆しているが、PASの形成機構そのものを表している可能性があるため、本年度は予定を変更して高速原子間力顕微鏡を用いて複合体の形成過程の可視化に取り組んだ。その結果、個別のタンパク質の可視化に成功したので、今後は引き続きタンパク質を区別するタグの開発や、凝集するタンパク質を観察する手法の開発などを行いながら、5者複合体の凝集過程の観察を行う予定である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structural basis of starvation-induced assembly of the autophagy initiation complex (2014)
  • Author(s): Yuko Fujioka, Sho W Suzuki, Hayashi Yamamoto, Chika Kondo-Kakuta, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Rinji Akada, Fuyuhiko Inagaki, Yoshinori Ohsumi, Nobuo N Noda
  • Journal Title: NATURE STRUCTURAL & MOLECUIAR BIOLOGY Volume: 21(発表確定) Issue: 6 Pages: 513-521
  • DOI: 10.1038/nsmb.2822
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オートファジー始動複合体の形成の構造基盤 (2014)
  • Author(s): 藤岡優子, 山本林, 鈴木翔, 能代大輔, 安藤敏夫, 大隅良典, 野田展生
  • Organizer: 第8回オートファジー研究会
  • Place of Presentation: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ(札幌)
  • Year and Date: 2014-11-10
• [Presentation] Molecular mechanism of PAS (pre-autophagosomal structure) organization. (2014)
  • Author(s): Fujioka Y, Suzuki SW, Yamamoto H, Kondo-Kakuta C, Kimura Y, Hirano H, Akada R, Inagaki F, Ohsumi Y, Noda NN.
  • Organizer: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜/横浜産貿ホールマリネリア(横浜)
  • Year and Date: 2014-06-25
  • Invited
• [Presentation] Atg13を介したオートファジー始動機構の構造基盤 (2013)
  • Author(s): 藤岡優子, 鈴木翔, 山本林, 角田(近藤)千香, 木村弥生, 平野久, 赤田倫治, 稲垣冬彦, 大隅良典, 野田展生
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際展示場(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2013-12-04
• [Presentation] Atgl3を介したオートファジー始動機構の構造基盤 (2013)
  • Author(s): 藤岡優子, 鈴木翔, 山本林, 星田尚司, 赤田倫治, 稲垣冬彦, 大隅良典, 野田展生
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2013-09-12
• [Presentation] Atg13を介したオートファジー始動機構の構造基盤 (2013)
  • Author(s): 藤岡優子, 鈴木翔, 山本林, 星田尚司, 赤田倫治, 稲垣冬彦, 大隅良典, 野田展生
  • Organizer: 平成25年度日本生化学会関東支部例会
  • Place of Presentation: 山梨大学(山梨県甲府市)
  • Year and Date: 2013-06-15