オートファジー系新規脂質分解システムの分子メカニズム及び生体機能の解明

• Project/Area Number: 20J00363
• 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: National Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: 酒井 了平 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第四部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: リソソーム / オートファジー / 脂肪滴 / 脂質分解 / リポファジー

Outline of Research at the Start

リソソームは生体高分子を分解する「細胞内最大の場」であり、その細胞内分解システムを「オートファジー」と呼ぶ。細胞内分解系の機能不全は様々な疾患の原因となることから、細胞内分解システムの理解は医学的にも極めて重要なテーマである。しかし、オートファジーによる分解基質の研究対象の殆どが、タンパク質であり核酸・脂質の分解機構の解明は遅れている。そこで、本研究では新規オートファジー系による脂質分解の細胞内システム、分子メカニズム、生理的・病態生理的意義の解明を目的とし研究を行う。

Outline of Annual Research Achievements

リソソームは多様な加水分解酵素を脂質二重膜で囲んだオルガネラであり、その内腔に細胞内の生体高分子を分解のために運び込む仕組みを広義にオートファジーと総称する。これまでのオートファジー研究は、飢餓時に細胞質に誘導される脂質二重膜が伸張して細胞質成分やオルガネラを囲み、最終的にリソソームと融合し内容物を分解する、「マクロオートファジー：狭義のオートファジー」研究が盛んに進められてきた。一方、マクロオートファジー以外の経路や、リソソームそのものが直接生体高分子を取り込む経路については、研究が立ち遅れている。
そんな中、採用者は脂肪滴内の脂質がリソソームで分解されることを発見し、その制御因子を同定し解析を進めてきた。本年度は、in vivoにおける新規脂質分解システムの役割の解明を行なった。野生型マウスおよび標的因子トランスジェニック（Tg）マウスに、高脂肪食を給餌し生活習慣病モデルを作製後、脂質代謝に関連が深い脂肪組織・血中・肝臓における中性脂肪やコレステロールなど各種脂肪含量を解析した。その結果、標的因子のTgマウスは高脂肪食を給餌しているにも関わらず、組織への脂質蓄積が減少することがわかった。
また、脂肪細胞からは様々な生理活性物質（アディポサイトカイン）が分泌されている。しかし、脂肪細胞の肥大化に伴い細胞にストレスが掛かると、アディポサイトカイン産生調節の破綻が生じ、マクロファージをはじめとする免疫担当細胞の浸潤が増加し慢性的な炎症が引き起こされる。そこで、高脂肪食負荷により誘導される脂肪組織へのマクロファージの浸潤・TNFαの産生量の増加・アディポサイトカイン分泌量の増加・インスリン抵抗性を検証したところ、標的因子Tgマウスにおいて顕著に改善が見られた。以上のことから、肥満による炎症応答と標的因子の関係が明らかとなり、病態生理的な新規脂質分解システムの役割を解明できたと考える。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nucleic acid uptake occurs independent of lysosomal acidification but dependent on ATP consumption during RNautophagy/DNautophagy (2023)
  • Author(s): Contu Viorica Raluca、Sakai Ryohei、Fujiwara Yuuki、Kabuta Chihana、Wada Keiji、Kabuta Tomohiro
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 644 Pages: 105-111
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.12.090
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition)1 (2021)
  • Author(s): Daniel J Klionsky、Shu Aizawa、Amal Kamal Abdel-Aziz、Sara Abdelfatah、Mahmoud Abdellatif、Asghar Abdoli、Steffen Abel、Hagai Abeliovich、Marie H Abildgaard、Yakubu Princely Abudu、Abraham Acevedo-Arozena、Iannis E Adamopoulos、Khosrow Adeli、Timon E Adolph、Annagrazia Adornetto、Elma Aflaki、Galila Agam et al.
  • Journal Title: Autophagy Volume: 17 Issue: 1 Pages: 1-382
  • DOI: 10.1080/15548627.2020.1797280
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cytosolic domain of SIDT2 carries an arginine-rich motif that binds to RNA/DNA and is important for the direct transport of nucleic acids into lysosomes (2020)
  • Author(s): Hase Katsunori、Contu Viorica Raluca、Kabuta Chihana、Sakai Ryohei、Takahashi Masayuki、Kataoka Naoyuki、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Fujiwara Yuuki、Wada Keiji、Kabuta Tomohiro
  • Journal Title: Autophagy Volume: NO Issue: 11 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1080/15548627.2020.1712109
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] The lysosomal membrane protein LAMP2B regulates mammalian microlipophagy (2022)
  • Author(s): 酒井 了平、相澤 修、小山-本田 郁子、李 賢哲、株田 千華、株田 智弘
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会、名古屋
• [Presentation] The lysosomal membrane protein LAMP2B regulates microlipophagy (2022)
  • Author(s): Ryohei Sakai, Shu Aizawa, Ikuko Koyama-Honda, Hyeon-Cheol Lee-Okada, Chihana Kabuta, Tomohiro Kabuta
  • Organizer: The 10th International Symposium on Autophagy(ISA2022), Sapporo
  • Int'l Joint Research