オートファジー始動複合体の動的構造解析

• Project Area: Novel measurement techniques for visualizing 'live' protein molecules at work
• Project/Area Number: 15H01651
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Microbial Chemistry Research Foundation
• Principal Investigator: 藤岡 優子 (野田優子) 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (80399964)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: オートファジー / タンパク質 / 生体分子

Outline of Annual Research Achievements

オートファジーの進行には多数のAtgタンパク質群が必要だが，それらの殆どは飢餓条件下，PAS(pre-autophagosomal structure) に局在し，分解対象を包む膜である隔離膜の形成に働く．飢餓時には，脱リン酸化状態のAtg13がキナーゼであるAtg1と結合し，さらにAtg17-Atg29-Atg31複合体が結合することにより5者複合体(Atg1複合体)が形成される．細胞内ではAtg1複合体の各構成因子が50分子程度ずつ存在することから，Atg1複合体はより高次の多量体を形成することでPASの足場を形成すると考えられているが，その構造基盤は未だ不明である．本研究では，Atg1複合体の動的構造を明らかにすることで，PASの実体および形成メカニズムを明らかにする．
本年度は，主に，高速AFMを用いてAtg17-Atg29-Atg31複合体およびAtg1を詳しく解析した．Atg17-Atg29-Atg31複合体については，Atg17のS字構造のみならず，Atg31-Atg29複合体がおおきく移動して新たに膜小胞と相互作用しうる凹面を形成する様子や，Atg29の天然変性領域がAtg17と相互作用する様子など，これまで捉えられていなかった極めて重要な観察結果を得ることに成功した．一方、Atg1については，自己リン酸化を受けたものと受けないものを比較し，リン酸化を受けたもののみ，天然変性領域内に微細な二次構造を形成することが判明した．引き続き円二色性測定やNMR測定などのin vitro解析を行って高速AFMのデータの裏づけをとっている．

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structural biology of the core autophagy machinery. (2017)
  • Author(s): Suzuki H, Osawa T, Fujioka Y, Noda NN
  • Journal Title: Current Opinion in Structural Biology Volume: 43 Pages: 10-17
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2016.09.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Intrinsically Disordered Protein Atg13 Mediates Supramolecular Assembly of Autophagy Initiation Complexes. (2016)
  • Author(s): Yamamoto H, Fujioka Y, Suzuki SW, Noshiro D, Suzuki H, Kondo-Kakuta C, Kimura Y, Hirano H, Ando T, Noda NN, Ohsumi Y
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 38 Issue: 1 Pages: 86-99
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.06.015
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structural basis of the differential function of the two C. elegans Atg8 homologs, LGG-1 and LGG-2, in autophagy. (2015)
  • Author(s): Wu, F., Watanabe, Y., Guo, X. Y., Qi, X., Wang, P., Zhao, H. Y., Wang, Z., Fujioka, Y., Zhang, H., Ren, J. Q., Fang, T. C., Shen, Y. X., Feng, W., Hu, J. J., Noda, N. N., Zhang, H.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 60 Issue: 6 Pages: 914-929
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2015.11.019
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Atg1 family kinases in autophagy initiation. (2015)
  • Author(s): Noda, N. N., Fujioka, Y.
  • Journal Title: Cellular and Molecular Life Sciences Volume: 72 Issue: 16 Pages: 3083-3096
  • DOI: 10.1007/s00018-015-1917-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural Basis of Starvation-induced Assembly of the Autophagy Initiation Complex (2015)
  • Author(s): 藤岡優子、野田展生
  • Journal Title: Nihon Kessho Gakkaishi Volume: 57 Issue: 3 Pages: 191-197
  • DOI: 10.5940/jcrsj.57.191
  • NAID: 130005085906
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Structural basis of the pre-autophagosomal structure assembly mediated by an intrinsically disordered protein Atg13 (2016)
  • Author(s): 藤岡優子,山本林,鈴木翔,大隅良典,野田展生
  • Organizer: 内藤コンファレンス「生命科学に革命をもたらす最先端構造生物学」
  • Place of Presentation: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ（北海道 札幌市）
  • Year and Date: 2016-10-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] プレオートファゴソーム構造体の中核複合体のin vitro再構成と性状解析 (2015)
  • Author(s): 藤岡優子, 山本 林, 鈴木 翔, 大隅良典, 野田展生
  • Organizer: BMB2015
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県 神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] PASの中核複合体のin vitro再構成と溶液構造解析 (2015)
  • Author(s): 藤岡優子, 山本 林, 鈴木 翔, 能代大輔，有坂文雄, 安藤敏夫，大隅良典, 野田展生
  • Organizer: 第9回オートファジー研究会
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（兵庫県 淡路市）
  • Year and Date: 2015-11-16
• [Remarks] 微生物化学研究所HP
  • URL: http://www.bikaken.or.jp/
• [Remarks] 微生物化学研究所 HP
  • URL: http://www.bikaken.or.jp/