Comprehensive search for autophagy-selective substrates and elucidation of their degradation mechanisms
Project/Area Number |
21H04771
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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Research Institution | Juntendo University |
Principal Investigator |
小松 雅明 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (90356254)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 芳樹 順天堂大学, 大学院医学研究科, 准教授 (90279240)
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Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
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Keywords | オートファジー / 選択的オートファジー / 液―液相分離 / p62 / NRF2 / ユビキチン / 液ー液相分離 / KEAP1 / 液滴 |
Outline of Research at the Start |
オートファジーにより選択的に分解されるタンパク質群、およびそれら基質の選択的分解機構についての知見はまだ不十分である。本研究では、我々が開発した様々なオートファジー選択的基質を含んだ液滴・ゲルを精製できる手法と世界初の選択的オートファジー阻害遺伝子改変マウスを駆使し、オートファジー選択的基質の網羅的探索を行うとともに、それら選択的基質の分解メカニズムを解明する。
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Outline of Annual Research Achievements |
オートファジーの対象となるミスフォールドや変性したタンパク質は、ユビキチン化されp62と結合、液―液相分離(LLPS)によって液滴となる。この液滴は、さらに分解性のタンパク質ゲルへと相転移し、オートファジーにより分解される。通常、LLPSにより生じた液滴は生体内で多彩な機能を発揮することが知られている。一方、p62液滴・ゲルに関してはそのオートファジー分解に関しては理解が進んでいる一方、p62液滴・ゲルの細胞機能に関しては不明な点が多い。NRF2は抗酸化ストレスのマスター転写因子であり、通常KEAP1の酸化還元状態によって制御される。今回、 LLPSにより形成されたp62液滴・ゲルがULK1によりリン酸化されると、KEAP1がp62ボディに隔離され、酸化還元に依存しない形でNRF2が活性化することを明らかにした。この酸化還元に依存しないNRF2活性化が生体内で持続すると、過角化による食道・前胃の閉塞、その結果として栄養失調や脱水による重度の成長遅延が起こることも見出した。この酸化還元に依存しないNRF2が活性化機構をRedox-independent stress responseと名付けた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新たに見出したRedox-independent stress responseの生理的意義や病態との関連が明らかになれば、新たな領域の創生につながる可能性がある。
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Strategy for Future Research Activity |
相分離依存性選択的オートファジーの制御メカニズムの解明 p62液滴・ゲルはストレスに応じてクライアントが変容することやクライアントの存在量やp62との結合強度によりp62 bodyの物性が変化することを明らかにしている(Sanchez-Martin et al., EMBO Rep 2020, Ikeda et al., EMBO J in press)。p62液滴・ゲルに含まれる基質がp62液滴・ゲルの物性に影響を与えるか否かを試験管内液―液相分離法や高速原子間力顕微鏡など先駆的なタンパク質解析法により検証する。一方、p62液滴・ゲル内のp62のリン酸化やユビキチン化などの翻訳後修飾がp62液滴・ゲルの物性に影響を与えることも見出している(Ikeda et al., EMBO J in press)。網羅的な siRNAスクリーニングによりp62 bodyの質あるいは量に影響を与えるユビキチンリガーゼ、キナーゼ、ホスファターゼとを同定している。これらのRedox-independent stress responseにおける機能解析を進める。
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Report
(3 results)
Research Products
(35 results)
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[Journal Article] The UFM1 system regulates ER-phagy through the ufmylation of CYB5R3.2022
Author(s)
Ishimura R, El-Gowily AH, Noshiro D, Komatsu-Hirota S, Ono Y, Shindo M, Hatta T, Abe M, Uemura T, Lee-Okada HC, Mohamed TM, Yokomizo T, Ueno T, Sakimura K, Natsume T, Sorimachi H, Inada T, Waguri S, Noda NN, Komatsu M.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Issue: 1
Pages: 7857-7857
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A Description of Novel Variants and Review of Phenotypic Spectrum in UBA5-related Early Epileptic Encephalopathy2021
Author(s)
Briere LC, Walker MA, High FA, Rogers CA, Callahan C, Cooper C, Ishimura R, Ichimura Y, Caruso PA, Sharma N, Brokamp E, Koziura ME, Mohammad SS, Dale RC, Riley LG, Network UD, Phillips JA, Komatsu M, Sweetser DA.
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Journal Title
Cold Spring Harb Mol Case Stud.
Volume: mcs
Issue: 3
Pages: a005827-a005827
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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