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Molecular mechanism to prevent aging through microautophagy dependent lysosomal membrane repair.

Research Project

Project/Area Number 23K18140
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
Research InstitutionNara Medical University

Principal Investigator

Nakamura Shuhei  奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (00510611)

Project Period (FY) 2023-06-30 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsミクロオートファジー / 老化 / リソソーム
Outline of Research at the Start

真核生物に共通して存在する細胞内分解システム、オートファジーは、細胞質成分をオートファゴソームによって囲い込みリソソームに運んで分解する「マクロ」オートファジーと、リソソームが細胞質の「小さな」部分を直接取り込んで分解する「ミクロ」オートファジーの大きく2つに大別される。マクロオートファジーの理解はこの20年で大きく進展した一方、多細胞生物でのミクロオートファジーの分子メカニズムや生理学的意義はほとんど分かっていない。本研究では申請者が独自に得ている手がかりをもとに発見から半世紀以上進まなかったミクロオートファジーの分子機構と、老化との関連解明に挑戦する。

Outline of Final Research Achievements

We identified STK38, an AGC kinase, as a novel regulator of microautophagy and found that it is essential for lysosome homeostasis and inhibition of individual and cellular senescence (Ogura et al., EMBO Rep, 2023). We also identified mitochondria-localized HKDC1 as a new downstream target of TFEB, a master transcription factor for autophagy and lysosome biosynthesis, which is essential for both the removal of damaged mitochondria by macroautophagy and the membrane repair of damaged lysosomes by microautophagy. We further showed that this HKDC1 function is critical to inhibit cellular senescence (Cui et al., PNAS, 2024).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

真核生物に共通して存在する細胞内分解システム、オートファジーは、細胞質成分をオートファゴソームによって囲い込みリソソームに運んで分解するマクロオートファジーと、リソソームが細胞質の一部分を直接取り込んで分解するミクロオートファジーの大きく2つに大別される。マクロオートファジーの理解はこの20年で大きく進展した一方、多細胞生物でのミクロオートファジーの分子メカニズムや生理学的意義はほとんど分かっていない。このような中、ミクロオートファジーによるリソソーム恒常性維持の新たな分子機構と老化抑制の役割を明らかにした本研究成果は学術的にも社会的にも意義があると考えられる。

Report

(3 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] HKDC1, a target of TFEB, is essential to maintain both mitochondrial and lysosomal homeostasis, preventing cellular senescence2024

    • Author(s)
      Cui Mengying、Yamano Koji、Yamamoto Kenichi、Yamamoto-Imoto Hitomi、Yamamoto Takeshi、Matsui Sho、Shima Takayuki、Tsuchiya Megumi、Nishino Kohei、Layden Brian T.、Kato Hisakazu、Ogawa Hidesato、Oki Shinya、Okada Yukinori、Isaka Yoshitaka、Kosako Hidetaka、Matsuda Noriyuki、Yoshimori Tamotsu、Nakamura Shuhei (一部省略)
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 121 Issue: 2

    • DOI

      10.1073/pnas.2306454120

    • Related Report
      2024 Annual Research Report 2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Rubicon-WIPI axis regulates exosome biogenesis during ageing2024

    • Author(s)
      Yanagawa K、Kuma A、Hamasaki M、Kita S、Yamamuro T、Nishino K、Nakamura S、Omori H、Kaminishi T、Oikawa S、Kato Y、Edahiro R、Kawagoe R、Taniguchi T、Tanaka Y、Shima T、Tabata K、Iwatani M、Bekku N、Hanayama R、Okada Y、Akimoto T、Kosako H、Takahashi A、Shimomura I、Sakata Y、Yoshimori T
    • Journal Title

      Nature Cell Biology

      Volume: 26 Issue: 9 Pages: 1558-1570

    • DOI

      10.1038/s41556-024-01481-0

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A novel probe to monitor lysosome-mitochondria contact sites opens up a new path to study neurodegenerative diseases2024

    • Author(s)
      Makino Mai、Nakamura Shuhei
    • Journal Title

      Cell Calcium

      Volume: 120 Pages: 102887-102887

    • DOI

      10.1016/j.ceca.2024.102887

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MondoA and AKI and AKI-to-CKD Transition2024

    • Author(s)
      Maeda et al.,
    • Journal Title

      Journal of the American Society of Nephrology

      Volume: 35 Issue: 9 Pages: 1164-1182

    • DOI

      10.1681/asn.0000000000000414

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Next questions in autophagy2024

    • Author(s)
      Cuervo Ana Maria et al.,
    • Journal Title

      Nature Cell Biology

      Volume: 26 Issue: 5 Pages: 661-666

    • DOI

      10.1038/s41556-024-01404-z

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Microautophagy regulated by <scp>STK38</scp> and <scp>GABARAPs</scp> is essential to repair lysosomes and prevent aging2023

    • Author(s)
      Ogura Monami、Kaminishi Tatsuya、Shima Takayuki、Torigata Miku、Bekku Nao、Tabata Keisuke、Minami Satoshi、Nishino Kohei、Nezu Akiko、Hamasaki Maho、Kosako Hidetaka、Yoshimori Tamotsu、Nakamura Shuhei
    • Journal Title

      EMBO reports

      Volume: 24 Issue: 12

    • DOI

      10.15252/embr.202357300

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neuronal MML-1/MXL-2 regulates systemic aging via glutamate transporter and cell nonautonomous autophagic and peroxidase activity2023

    • Author(s)
      Shioda Tatsuya、Takahashi Ittetsu、Ikenaka Kensuke、Fujita Naonobu、Kanki Tomotake、Oka Toshihiko、Mochizuki Hideki、Antebi Adam、Yoshimori Tamotsu、Nakamura Shuhei
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 120 Issue: 39

    • DOI

      10.1073/pnas.2221553120

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] リソソーム損傷応答とその生理学的意義2023

    • Author(s)
      小倉もな美,吉森 保,中村修平
    • Volume
      41
    • Pages
      1733
    • DOI

      10.18958/7277-00001-0000509-00

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] オートファジーによるリソソーム恒常性維持機構および神経・筋疾患との関連2024

    • Author(s)
      中村修平
    • Organizer
      日本神経治療学会学術集会
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] リソソーム恒常性維持の分子機構および老化・神経変性疾患との関連2024

    • Author(s)
      中村修平
    • Organizer
      日本神経組織培養研究会
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] オートファジー・リソソーム分解系による老化抑制機構の解明2023

    • Author(s)
      中村修平
    • Organizer
      第13回腎不全研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] オートファジーによる寿命・老化制御メカニズム2023

    • Author(s)
      中村修平
    • Organizer
      第3回日本オートファジーコンソーシアムシンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] リソソーム恒常性維持の分子機構と細胞老化における役割2023

    • Author(s)
      中村修平
    • Organizer
      第96回日本生化学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Mechanisms Maintaining Lysosomal Homeostasis and Its Roles in Aging2023

    • Author(s)
      Shuhei Nakamura
    • Organizer
      Asian-Pacific Society for Neurochemistry (APSN) Webinar Series
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] オートファジー・リソソーム分解系の制御機構と老化・寿命制御における役2023

    • Author(s)
      中村修平
    • Organizer
      第22回日本メンズヘルス医学会シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Book] 実験医学2023年7月号2023

    • Author(s)
      中村 修平
    • Total Pages
      133
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758125697
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-07-04   Modified: 2026-01-16  

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