哺乳類におけるオートファジー制御機構の解明

• Project/Area Number: 18J20411
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General medical chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 濱 祐太郎 東京大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: オートファジー / 選択的オートファジー / 細胞内分解

Outline of Annual Research Achievements

ATG9小胞はオートファゴソームの膜起源である。オートファゴソーム形成場へのATG9小胞のリクルートについて、独立した2つの経路が存在することを採用2年目までに明らかにしてきた。それぞれの分子機構や生理的意義について更なる解析を行った。
一つ目のATG9リクルート経路は、オートファジーの始動に重要なULK複合体の構成因子ATG13に依存したものである。この経路には、ATG13のHORMAドメインおよびATG9AのC末端が必要であり、ATG9A全長とATG13 HORMAが相互作用することを見出してきた。これらの結果からATG9AのC末端がATG13 HORMAと相互作用する可能性が考えられたが、ATG9AのC末端はATG13 HORMAとの相互作用に十分でないことがわかった。
もう一つのATG9小胞リクルート経路は、ポリユビキチン選択的オートファジーアダプターNBR1、OPTN、TAX1BP1に依存する経路である。そのうちTAX1BP1に注目して更に解析し、TAX1BP1のコイルドコイル領域がATG9小胞リクルートに重要であることをこれまでに見出してきた。採用3年目にはTAX1BP1コイルドコイル領域結合因子の網羅的探索を行い、ATG9小胞上に局在するタンパク質を同定した。そのタンパク質とFIP200の二重欠損細胞を作製すると、ATG9小胞のポリユビキチン選択的オートファジーアダプターへのリクルートは部分的だが有意に減少していることがわかった。さらに、そのタンパク質はTAX1BP1へのATG9小胞リクルートにのみ重要であり、他の2種類のアダプターNBR1およびOPTNへのATG9小胞リクルートには重要でないことがわかった。以上の結果から、ATG9小胞タンパク質とTAX1BP1の相互作用がTAX1BP1へのATG9リクルートに寄与していると考えられた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] SQSTM1L341V variant that is linked to sporadic ALS exhibits impaired association with MAP1LC3 in cultured cells (2021)
  • Author(s): Nozaki Masahisa、Otomo Asako、Mitsui Shun、Ono Suzuka、Shirakawa Ryohei、Chen YongPing、Hama Yutaro、Sato Kai、Chen XuePing、Suzuki Toshiyasu、Shang Hui-Fang、Hadano Shinji
  • Journal Title: eNeurologicalSci Volume: 22 Pages: 100301-100301
  • DOI: 10.1016/j.ensci.2020.100301
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Evolution and insights into the structure and function of the DedA superfamily containing TMEM41B and VMP1 (2021)
  • Author(s): Okawa Fumiya*、Hama Yutaro*、Zhang Sidi*、Morishita Hideaki、Yamamoto Hayashi、Levine Tim P.、Mizushima Noboru (* equally contributed)
  • Journal Title: Journal of Cell Science Volume: in press Issue: 8
  • DOI: 10.1242/jcs.255877
• [Journal Article] TMEM41B functions with VMP1 in autophagosome formation (2019)
  • Author(s): Morita K., Hama Y., Mizushima N.
  • Journal Title: Autophagy Volume: 15 Issue: 5 Pages: 922-923
  • DOI: 10.1080/15548627.2019.1582952
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-wide CRISPR screen identifies TMEM41B as a gene required for autophagosome formation (2018)
  • Author(s): Morita Keigo、Hama Yutaro、Izume Tamaki、Tamura Norito、Ueno Toshihide、Yamashita Yoshihiro、Sakamaki Yuriko、Mimura Kaito、Morishita Hideaki、Shihoya Wataru、Nureki Osamu、Mano Hiroyuki、Mizushima Noboru
  • Journal Title: The Journal of Cell Biology Volume: 217 Issue: 11 Pages: 3817-3828
  • DOI: 10.1083/jcb.201804132
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Selective autophagy adaptors recruit ATG9 vesicles independently of the autophagy initiation complex in mammalian cells. (2020)
  • Author(s): Hama Yutaro, Ohshima Tomoko, Mizushima Noboru, Yamamoto Hayashi.
  • Organizer: Keystone eSymposia 2020
• [Presentation] 哺乳類ATG9は選択的オートファジーアダプターにリクルートされ選択的基質の分解を促進する (2020)
  • Author(s): 濱 祐太郎、水島 昇、山本 林
  • Organizer: 第93回日本生化学会大会
• [Presentation] 哺乳類選択的オートファジーアダプターによるATG9小胞リクルート機構 (2020)
  • Author(s): 濱 祐太郎、水島 昇、山本 林
  • Organizer: 第13回オートファジー研究会 若手の会
• [Presentation] 哺乳類ATG9はオートファジー始動複合体と選択的分解基質に独立に局在化する (2019)
  • Author(s): 濱 祐太郎, 水島 昇, 山本 林
  • Organizer: 第93回日本生化学会大会
• [Presentation] 哺乳類ATG9はオートファジー始動複合体と選択的分解基質に独立に局在化する (2019)
  • Author(s): 濱 祐太郎, 水島 昇, 山本 林
  • Organizer: 第12回オートファジー研究会 若手の会
• [Book] 決定版 阻害剤・活性化剤ハンドブック (2019)
  • Author(s): 濱 祐太郎, 森下 英晃, 水島 昇
  • Total Pages: 647
  • Publisher: 羊土社