オートファジー必須因子ＶＭＰ１のＸ線結晶構造解析

• Project/Area Number: 19J13421
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井爪 珠希 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: オートファジー / 構造解析

Outline of Research at the Start

オートファジーは小胞体から隔離膜と呼ばれる扁平な小胞が細胞質基質を包み込むように伸長、閉鎖し、リソソームや液胞と膜融合する自己消化機構である。隔離膜の形成は、小胞体膜タンパク質が相互作用しながら誘起するものであるが、オートファジーに関与する小胞体膜タンパク質の立体構造は報告されておらず、遺伝的解析が主である。VMP1はオートファジー開始に必須の小胞体膜タンパク質である。VMP1の立体構造は報告されておらず、VMP1の詳細な作用機序は未解明である。本研究では、X線結晶構造解析を用いてVMP1の立体構造を決定し、構造情報を元にVMP1の隔離膜形成への寄与機構を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究はオートファジーの初期過程に必須であるVMP1の立体構造を明らかにすることで、VMP1のオートファジーへ果たす役割を解明することを目的としている。申請者は申請時点でVMP1単体およびパートナータンパク質であるTMEM41Bとの複合体の発現および精製に成功していた。
申請以降、共同研究先とともにVMP1およびTMEM41Bが複合体を形成することを確かめた。この研究成果を含む内容はJ. Cell Biol.に掲載された。また、前年度ではVMP1およびTMEM41Bの複合体のクライオ電顕による単粒子解析を行い、予備的なデータを得ることに成功した。しかしながら、VMP1およびTMEM41Bの複合体は分子量が小さいうえに細胞外ドメインが小さいために、二者複合体ではクライオ電顕による残基レベルでの構造決定は困難であった。
そこで、本年度はVMP1に特異的に結合する抗体を用いて、抗体、VMP1、TMEM41Bの三者複合体のクライオ電顕による構造解析を目指した。VMP1のモノクローナル抗体は市販されていないため、共同研究先とともに界面活性剤下でVMP1と安定して結合可能な抗体を選定した。今後この抗体、VMP1およびTMEM41Bの三者複合体の立体構造解析を目指し、精製条件の検討およびクライオ電顕による撮影を試みる。撮影に成功した場合は、VMP1およびTMEM41Bの機能の解明に向けて、機能および構造既知のタンパク質と構造比較を行い得られた仮説のもと機能解析を行う。

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。