第2の不良品タンパク質除去機構・オートファジー

• Project/Area Number: 20059021
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 吉森 保 Osaka University, 微生物病研究所, 教授 (60191649)
• Project Period (FY): 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2008: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: オートファジー / オートファゴソーム / 肝変性 / 神経変性 / ポリグルタミン鎖 / Atg5 / LC3 / α1-アンチトリプシンZ変異体

Research Abstract

ユビキチン・プロテアソーム系と並ぶ細胞内タンパク質分解系であるオートファジーは、飢餓時の栄養源確保等の代謝機能を担うものとして秩序維持との関連は議論されてこなかった。しかし、ここ数年の急速な研究進展によりオートファジーの予想外の新機能が次々と明らかとなっており、例えば我々はオートファジーが細胞内に侵入した病原性細菌や肝変性疾患の原因となる異常タンパク質を選択的に効率よく分解することを見いだしている。他グループの報告と併せ、オートファジーが代謝に留まらず秩序維持にも積極的に関与していることが判明した。本研究では、この新たに登場した第2の不良品タンパク質除去機構の実態と分子機構の解明を目指す。
本年度は、神経変性の原因となる長いポリグルタミン鎖含有タンパク質(PolyQ)発現による細胞死誘導に対しオートファジーが抑制的に働きうるか、既に報告したオートファジー不能のAtg5-KO細胞と野生型細胞にPolyQを発現させ細胞死の程度を比較した。その結果、Atg5-KO細胞では野生型より顕著に細胞死が亢進したので、オートファジーがpolyQの細胞毒性を抑える働きを持つと結論した。またオートファゴソームがPolyQの大きな凝集塊を包み込み分解するという説について蛍光顕微鏡-電子顕微鏡相関観察で検討し、オートファゴソームマーカーのLC3が凝集塊に存在しても膜構造は無いことを示した。すなわち、オートファゴソームが大きな凝集塊を包み込む可能性は低いと思われる。さらに、小胞体内部に蓄積し肝変性を引き起こすα1-アンチトリプシンZ変異体(ATZ)をオートファゴソームが取り込む際に、小胞体の膜ごと包み込むか、いったん細胞質に引き出してから隔離するのか検討するため、小胞体膜タンパク質などの共局在解析を行ったが結論には至らなかった。そこで方針を変更し、遺伝学的解析を行うためにATZを出芽酵母に発現させる実験系の構築に取り組んでいる。

Research Products

• [Journal Article] The Atg16L Complex Specifies the Site of LC3 Lipidation for Membrane Biogenesis in Autophagy (2008)
  • Author(s): Fujita N, Itoh T, Fukuda M, Noda T, Yoshimori T.
  • Journal Title: Mol Biol Cell. 19 Pages: 2092-2100
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynein-dependent Movement of Autophagosomes Mediates Efficient Encounters with Lysosomes (2008)
  • Author(s): Kimura S. Noda T. Yoshimori T.
  • Journal Title: Cell Struct Funct. 33 Pages: 109-122
  • NAID: 130004137532
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional Analysis of α5β1 Integrin and Lipid Rafts in Invasion of Epithelial Cells by PQrPhyromonas gingivalis using Fluorescent Beads Coated with Bacterial Membrane Vesicle (2008)
  • Author(s): Tsuda K, Furuta N, Inaba H, Kawai S, Hanada K, Yoshimori T, Amano A.
  • Journal Title: Cell Struct Fund. 33 Pages: 123-132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Golgi-resident small GTPase Rab33B interacts with Atg16L and modulates autophagosome formation (2008)
  • Author(s): Itoh T, Fujita N, Kanno E, Yamamoto A, Yoshimori T, Fukuda M.
  • Journal Title: Mol Biol Cell. 19 Pages: 2916-2925
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ubc4/5 and c-Cbl Continue to Ubiquitinate EGF Receptor after Internalization to Facilitate Polyubiquitination and Degradation (2008)
  • Author(s): Umebayashi K, Stenmark H, Yoshimori T.
  • Journal Title: Mol Biol Cell. 19 Pages: 3454-3462
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophagic control of listeria through intracellular innate immune recognition in drosophila (2008)
  • Author(s): Yano T, Mita S, Ohmori. H, Oshima Y, Fujimoto Y, Ueda R, Takada H, Goldman WE, Fukase K, Silverman N, Yoshimori T, Kurata S.
  • Journal Title: Nat Immunol. 9 Pages: 908-916
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Atg4B Mutant Hampers the Lipidation of LC3 Paralogues and Causes Defects in Autophagosome Closure (2008)
  • Author(s): Fujita N, Hayashi M, Fulcurnoto H, Omori H, Yamamoto A, Noda T. Yoshimori T.
  • Journal Title: Mol Biol Cell. 19 Pages: 4651-4659
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DAP-kinase is a mediator of endoplasmic reticulum stress-induced caspase activation and autophagic cell death (2008)
  • Author(s): Gozuacik D, Bialik S, Raveh T, Mitou G, Shohat G, Sabanay H, Mizushima N, Yoshimori T, Kimchi A.
  • Journal Title: Dell Death Differ. 15 Pages: 1875-1886
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss of the autophagy protein Atg16L1 enhances endotoxin-induced IL-1 beta production (2008)
  • Author(s): Saitoh T, Fujita N, Jang MH, Uematsu S, Yang BG, Satoh T, Omori H, Noda T, Yamamoto N, Komatsu M, Tanaka K, Kawai T, Tsujimura T, Takeuchi O, Yosh imori T, Akira S. (*These author s contributed equally to this work.)
  • Journal Title: Nature. 456 Pages: 264-268
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleotide-Dependent Conformational Changes and Assembly of the AAA ATPase SKD1/VPS4B (2008)
  • Author(s): Inoue M, Kamikubo H, Kataoka M, Kato R, Yoshimori T, Wakat suki S, Kawasaki M.
  • Journal Title: Traffic. 9 Pages: 2180-2189
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Autophagy as a cellular defense system against pathogens and unfolding proteins (2008)
  • Author(s): 吉森保
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会第81回日本生化学会大会合同大会BMB2008
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] Molecular machinery of autophagy and its role in diseases (2008)
  • Author(s): 吉森保
  • Organizer: 11^<th> Western Pacific Congress on Chemotherapy and Infectious Diseases (11^<th> WPCCID)
  • Place of Presentation: Taipei International Convention Center, Taiwan
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] Mechanistic Insight into LC3 Lipidation for Membrane Biogenesis in Autophagy (2008)
  • Author(s): 吉森保
  • Organizer: Massachusetts General Hospital's Center for the Study of Inflammatory Bowel Disease 18th Annual Workshop
  • Place of Presentation: Massachusetts General Hospital, U.S.A.
  • Year and Date: 2008-11-14
• [Presentation] Autophagy : Molecular Machinery and Role in Cellular Defense (2008)
  • Author(s): 吉森保
  • Organizer: 2008 Annual International Conference In Comme moration of the 60^<th> KSMBMB Anniversary
  • Place of Presentation: ソウル教育文化会館韓国
  • Year and Date: 2008-10-31
• [Book] 分子細胞生物学辞典(第2版) (2008)
  • Author(s): 吉森保
  • Publisher: (株)東京化学同人
• [Remarks]
  • URL: http://www.biken.osaka-u.ac.jp/act/act_youshimori.php