• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

High-speed AFM observation of autophagosome formation sites formed by liquid-liquid phase separation

Research Project

Project/Area Number 19K16344
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionHokkaido University (2022)
Microbial Chemistry Research Foundation (2019-2021)

Principal Investigator

Noshiro Daisuke  北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 特任助教 (90751107)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsオートファジー / 高速原子間力顕微鏡 / 液―液相分離 / 液滴 / 天然変性タンパク質 / リン酸化 / 液ー液相分離
Outline of Research at the Start

オートファジーは真核細胞に保存された基本的な細胞内分解機構である。オートファジーが開始されると、分解対象物を取り囲む隔離膜が出現する。隔離膜の形成には前オートファゴソーム構造体が重要な役割を果たしている。酵母においては、その足場は5種類のタンパク質から成る高次多量体構造によって形成されるが、これが液滴の性質を有することが最近見出された。この液滴についての構造的な理解は、オートファジー開始のメカニズムの解明のために重要である。本研究は、ナノメートルレベルでリアルタイム観察が可能な高速原子間力顕微鏡を用いることにより、細胞内で生じる液滴を直接観察して構造及びダイナミクスを明らかにすることを目指す。

Outline of Final Research Achievements

Autophagy is one of the mechanisms by which proteins, organelles, and foreign substances are degraded in cells. When autophagy is initiated, an isolation membrane appears, which elongates and surrounds the target for degradation to form autophagosomes. In this study, I used high-speed atomic force microscopy (AFM) to observe the individual proteins involved in autophagosome formation as well as the structure of the droplet resulting from liquid-liquid phase separation of these proteins. I also found that the properties and shape of the specific droplets changed depending on the mutation of amino acid residues and the presence or absence of specific droplet components.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、酵母または哺乳類由来のオートファジーに関連する複数のタンパク質について、結晶構造解析や電子顕微鏡では画像化が困難な天然変性領域を含め、高速AFMによりイメージングを行った。また、性質や形状の異なる液滴について、その表面構造の違いを高速AFMによりイメージングした。細胞内の液―液相分離に伴う液滴の形成と機能に関しては、広く生化学、分子生物学、生物物理学的に重要なテーマであると同時に、液の性質が保たれた「液滴」から「凝集状態」や「線維」状態への変性は神経変性疾患とも関連することから、本研究を通じて得られた成果は、医薬上重要な知見を提供するものであると考える。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] A glutamine sensor that directly activates TORC12021

    • Author(s)
      Tanigawa Mirai、Yamamoto Katsuyoshi、Nagatoishi Satoru、Nagata Koji、Noshiro Daisuke、Noda Nobuo N.、Tsumoto Kouhei、Maeda Tatsuya
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1093-1093

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02625-w

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] p62/SQSTM1-droplet serves as a platform for autophagosome formation and anti-oxidative stress response2021

    • Author(s)
      Kageyama S, Gudmundsson SR, Sou YS, Ichimura Y, Tamura N, Kazuno S, Ueno T, Miura Y, Noshiro D, Abe M, Mizushima T, Miura N, Okuda S, Motohashi H, Lee JA, Sakimura K, Ohe T, Noda NN, Waguri S, Eskelinen EL, Komatsu M.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 16-16

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20185-1

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural and dynamics analysis of intrinsically disordered proteins by high-speed atomic force microscopy2020

    • Author(s)
      Kodera Noriyuki、Noshiro Daisuke、Dora Sujit K.、Mori Tetsuya、Habchi Johnny、Blocquel David、Gruet Antoine、Dosnon Marion、Salladini Edoardo、Bignon Christophe、Fujioka Yuko、Oda Takashi、Noda Nobuo N.、Sato Mamoru、Lotti Marina、Mizuguchi Mineyuki、Longhi Sonia、Ando Toshio
    • Journal Title

      Nature Nanotechnology

      Volume: 16 Issue: 2 Pages: 181-189

    • DOI

      10.1038/s41565-020-00798-9

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atg9 is a lipid scramblase that mediates autophagosomal membrane expansion2020

    • Author(s)
      Matoba Kazuaki、Kotani Tetsuya、Tsutsumi Akihisa、Tsuji Takuma、Mori Takaharu、Noshiro Daisuke、Sugita Yuji、Nomura Norimichi、Iwata So、Ohsumi Yoshinori、Fujimoto Toyoshi、Nakatogawa Hitoshi、Kikkawa Masahide、Noda Nobuo N.
    • Journal Title

      Nature Structural & Molecular Biology

      Volume: 27 Issue: 12 Pages: 1185-1193

    • DOI

      10.1038/s41594-020-00518-w

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Liquidity Is a Critical Determinant for Selective Autophagy of Protein Condensates2020

    • Author(s)
      Yamasaki Akinori、Alam Jahangir Md.、Noshiro Daisuke、Hirata Eri、Fujioka Yuko、Suzuki Kuninori、Ohsumi Yoshinori、Noda Nobuo N.
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 77 Issue: 6 Pages: 1163-1175

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2019.12.026

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase separation organizes the site of autophagosome formation2020

    • Author(s)
      Fujioka Yuko、Alam Jahangir Md.、Noshiro Daisuke、Mouri Kazunari、Ando Toshio、Okada Yasushi、May Alexander I.、Knorr Roland L.、Suzuki Kuninori、Ohsumi Yoshinori、Noda Nobuo N.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 578 Issue: 7794 Pages: 301-305

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1977-6

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 柔らかい構造の可視化―LLPSと膜動態を例に2020

    • Author(s)
      能代 大輔、野田 展生
    • Journal Title

      実験医学

      Volume: 38 Pages: 84-89

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ULK1/2-mediated p62-phosphorylation at Ser349 is physiologically important for NRF2 activation2022

    • Author(s)
      Ryo Ikeda, Yoshinobu Ichimura, Daisuke Noshiro, Hideaki Morishita, Shuhei Takada, Tomoko Funakoshi, Satoko Komatsu-Hirota, Shun Kageyama, Ritsuko Arai, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Arata Horii, Satoshi Waguri
    • Organizer
      The 10th International Symposium on Autophagy
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] UFM1システム:Alphafold2構造予測からわかったUFM1システムの作動原理2022

    • Author(s)
      石村亮輔, 能代大輔, 植村武文, 和栗聡, 野田展生, 小松雅明
    • Organizer
      第30回日本Cell Death学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ULK1キナーゼによるp62の液-液相分離制御2022

    • Author(s)
      池田良, 一村義信, 森下英晃, 能代大輔, 船越智子, 小松聡子, 蔭山俊, 野田展生, 小松雅明
    • Organizer
      第30回日本Cell Death学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 高速原子間力顕微鏡によるオートファジー関連タンパク質の動態観察2021

    • Author(s)
      能代 大輔
    • Organizer
      日本顕微鏡学会学際的顕微研究領域若手研究部会2021年度WEBシンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] カーゴの流動性が選択的オートファジーでの分解を左右する2021

    • Author(s)
      山崎 章徳、Jahangir MD. Alam、能代 大輔、平田 恵理、藤岡 優子、Alexander I. May、鈴木 邦律、大隅 良典、野田 展生
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] p62顆粒はオートファゴソーム形成とストレス応答の足場として働く機能的液滴である2021

    • Author(s)
      蔭山 俊、Sigurdur Gudmundsson、曽 友深、一村 義信、田村 直輝、數野 彩子、上野 隆、三浦 芳樹、能代 大輔、阿部 学、水島 恒裕、三浦 信明、奥田 修二郎、本橋 ほづみ、Jin-A Lee、﨑村 建司、大江 知之、野田 展生、和栗 聡、Eeva-Liisa Eskelinen、小松 雅明
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 高速原子間力顕微鏡を用いたオートファジー関連タンパク質のイメージング2020

    • Author(s)
      能代大輔、藤岡優子、鈴木浩典、安藤敏夫、野田展生
    • Organizer
      第13回オートファジー研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Dual observation of autophagy-related proteins by combined high-speed AFM and fluorescence microscope2019

    • Author(s)
      Daisuke Noshiro, Hironori Suzuki, Yuko Fujioka, Nobuo N. Noda
    • Organizer
      第3回オートファジー討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高速AFMを用いた選択的オートファジー関連タンパク質Atg11の観察2019

    • Author(s)
      能代 大輔、鈴木 浩典、藤岡 優子、野田 展生
    • Organizer
      第12回オートファジー研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Book] 実験医学2021年8月号2021

    • Author(s)
      能代 大輔、野田 展生
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      羊土社
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 北海道大学遺伝子病制御研究所生命分子機構分野ホームページ

    • URL

      https://mechanism.igm.hokudai.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] Researchmap研究者プロフィール

    • URL

      https://researchmap.jp/noshirodaisuke

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report 2020 Research-status Report 2019 Research-status Report
  • [Remarks] ORCID

    • URL

      https://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0001-7024-2054

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
  • [Remarks] 微生物化学研究所ホームページ

    • URL

      https://www.bikaken.or.jp/

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report 2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi