| Project/Area Number |
23K23841
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
22H02577 (2022-2023)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
|
|---|
| Research Institution | Institute of Science Tokyo (2024)
Tokyo Medical and Dental University (2022-2023) |
|---|
Principal Investigator |
山野 晃史 東京科学大学, 総合研究院, 准教授 (30547526)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
|
|---|
| Keywords | ミトコンドリア / オートファジー / ユビキチン / パーキンソン病 / マイトファジー / RAB GTPase / オートファジーアダプター |
|---|
| Outline of Research at the Start |
損傷したミトコンドリアを検知して選択的オートファジーで分解・除去すること（マイトファジー）は、品質管理の要諦である。オプティニューリン（OPTN）とNDP52はそれぞれ独立に機能するマイトファジーに必須のオートファジーアダプターであり、ユビキチンとオートファジー膜（隔離膜）を橋渡しする。本研究では、OPTNやNDP52がミトコンドリアというサイズの大きなオルガネラを効率的に隔離膜で包囲する分子機構を、それらと相互作用するキナーゼTBK1の機能と合わせて解明する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアはATPを産生するオルガネラであるが、日々様々なストレスに曝されている。そのようなストレスによって損傷を受けたミトコンドリアは適切に分解・除去されなければならない。ミトコンドリア選択的オートファジー（マイトファジー）はその品質管理の中心的役割を担う。ミトコンドリア損傷の目印は外膜タンパク質のユビキチン修飾であるが、そのユビキチン修飾とオートファジーを物理的に結びつけるタンパク質がオートファジーアダプターである。哺乳類に5種類同定されているアダプターの中で、NDP52とOPTNはミトコンドリア分解に必須である。
昨年度にOPTNがTBK1キナーゼを活性化する分子メカニズムを明らかにしたが、NDP52がどのようにTBK1キナーゼと協調して、オートファジーを誘導しているかは不明であった。そこでこの問題を解決するため、NDP52とTBK1の相互作用を仲介する2つのアダプター分子：AZI2とTBKBP1に注目した。まず、OPTNノックアウト細胞のAZI2遺伝子とTBK1BP1遺伝子を片方、あるいは両方、CRISPR/Cas9法でノックアウトしたHeLa細胞を作製した。マイトファジーの活性をHalo-tag processing assayで検証した結果、AZI2がNDP52に依存したマイトファジーに必須であることがわかった。また、マイトファジーの誘導刺激によって、NDP52とAZI2はミトコンドリア近傍で形成される隔離膜に集積することがわかった。マイトファジーの誘導によってAZI2がTBK1によってリン酸化され、マイトファジーの駆動に必要であることも突き止めた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイトファジーを誘導するとTBK1は自己リン酸化によって活性化し、哺乳類に同定されている5種類すべてのオートファジーアダプターをリン酸化する。TBK1の自己リン酸化にはOPTNが極めて重要であるが、NDP52を介したオートファジーの駆動にもTBK1が必須であることがわかった。すなわち、マイトファジーの駆動にはOPTNとNDP52の2つのアダプターが重複した機能を持つが、両者はTBK1によって正に制御されていることを明らかにすることができた。NDP52はTBK1と直接相互作用しないため、その相互作用の仲介には別の因子が必要であるが、これがAZI2であることを見出した。一方、AZI2と類似したドメイン構造を持つTBKBP1はNDP52駆動のオートファジーには必要ではなかった。TBKBP1のオートファジーにおける役割は現在不明であるが、TAX1BP1を介したアグリファジーの制御に重要であるかもしれない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず、TAX1BP1を介したアグリファジーの誘導にTBKBP1が必要であるかを検証する。我々はAZI2やTBKBP1をさまざまなオートファジーアダプターとともに欠損させた細胞を樹立しているので、それを有効に活用したい。TAX1BP1とTBKBP1の機能的相互作用が明らかになるとアグリファジーにおけるTBK1の機能解明にも繋がると期待される。
さらに昨年度、OPTNと相互作用してマイトファジーを駆動すると予想された機能未知タンパク質が、リボソームで合成直後のRAB7Aを可溶性に保つシャペロンであることを見出した。これについても解析を進めていく予定である。
|
