父性オルガネラオートファジーの選択性を制御する新規アダプターの解析

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 16H01191
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 佐藤 美由紀 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (70321768)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2017: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: オートファジー / 線虫 / 受精 / ミトコンドリア / 父性ミトコンドリア

Outline of Annual Research Achievements

線虫受精卵においては精子に由来するミトコンドリア等の父性オルガネラがオートファジーにより選択的に消去され，この現象はアロファジーと呼ばれている．われわれはアロファジーを制御する因子の探索から，ALLO-1とIKKE-1という二つの因子を同定し，詳しい機能解析を行ってきた．ALLO-1はオートファジーアダプターとして働く新規因子で，父性ミトコンドリア周囲にオートファジー関連因子を局在化させるために必須であった．また，IKKE-1は哺乳類のTBK1やIKKepsilonに相同性を示すキナーゼで，ALLO-1と物理的に相互作用した．また，キナーゼドメインの変異体はikke-1変異体を相補できないことから，キナーゼ活性がアロファジーに必須であることが明らかとなった．さらに，生化学的な解析から，ALLO-1がリン酸化タンパク質であること，このリン酸化の一部はIKKE-1に依存することを見出した．また，受精卵から回収したGFP-ALLO-1の質量分析からリン酸化部位の同定にも成功し，この部位のリン酸化がALLO-1の機能に重要であることを示した．これらの結果は哺乳類TBK1による選択的オートファジー経路の制御メカニズムと類似性があり，TBK1ファミリーキナーゼによる制御は選択的オートファジー経路の共通原理である可能性が示唆された．これらの成果は本年度原著論文として発表した（Sato, et al, Nature Cell Biology 2018）．一方で，本研究で同定したALLO-1上のリン酸化部位以外にもIKKE-1のリン酸化基質が存在する可能性を示す結果も得たため，プロテオミクスによりikke-1変異体でリン酸化レベルが低下するププチドの同定を試みている．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The autophagy receptor ALLO-1 and the IKKE-1 kinase control clearance of paternal mitochondria in Caenorhabditis elegans. (2018)
  • Author(s): M. Sato, K. Sato, K. Tomura, H. Kosako and K. Sato
  • Journal Title: Nature Cell Biology Volume: 20 Issue: 1 Pages: 81-91
  • DOI: 10.1038/s41556-017-0008-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple ways to prevent transmission of paternal mitochondrial DNA for maternal inheritance in animals (2017)
  • Author(s): Sato Ken、Sato Miyuki
  • Journal Title: The Journal of Biochemistry Volume: 162 Pages: 247-253
  • DOI: 10.1093/jb/mvx052
  • NAID: 40021380498
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アロファジー：父性オルガネラを分解する新たなオートファジーと母性遺伝 (2017)
  • Author(s): 佐藤健，佐藤美由紀
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 35 Pages: 1812-1817
• [Journal Article] Monitoring of Paternal Mitochondrial Degradation in Caenorhabditis elegans (2017)
  • Author(s): Sato Miyuki、Sato Ken
  • Journal Title: Methods in Moleculra Biology Volume: Mitophagy Pages: 1-8
  • DOI: 10.1007/7651_2017_17
  • ISBN: 9781493977499, 9781493977505
• [Journal Article] ミトコンドリアDNAの母性遺伝とオートファジー (2017)
  • Author(s): 佐藤美由紀， 佐藤健
  • Journal Title: 最新医学 Volume: 72 Pages: 211-217
• [Journal Article] REI-1, a Novel Rab11 GEF with a SH3BP5 domain (2016)
  • Author(s): Sakaguchi A. Sato, M. and Sato, K.
  • Journal Title: Communicative & Integrative Biology Volume: 9 Issue: 5 Pages: e1208325-e1208325
  • DOI: 10.1080/19420889.2016.1208325
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] オートファジーによる父性オルガネラ選択的分解の分子メカニズム (2018)
  • Author(s): 佐藤美由紀，佐藤健
  • Organizer: 第123回日本解剖学会全国学術集会
  • Invited
• [Presentation] The mechanism of paternal mitochondria clearance via allophagy (2017)
  • Author(s): Miyuki Sato, Katsuya Sato, Kotone Tomura, Hidetaka Kosako, and Ken Sato
  • Organizer: The 8th International Symposium on Autophagy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 父性オルガネラ選択的オートファジーにおける基質認識のメカニズム (2017)
  • Author(s): 佐藤美由紀，佐藤克哉，戸村琴音，佐藤健
  • Organizer: ConBio2017
  • Invited
• [Presentation] 受精と胚発生におけるメンブレントラフィックの新たな生理機能 (2016)
  • Author(s): 佐藤健、佐藤美由紀
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市，パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] 父性ミトコンドリアの選択的オートファジーを制御する分子メカニズム (2016)
  • Author(s): 佐藤美由紀
  • Organizer: 第１０回オートファジー研究会
  • Place of Presentation: 越後湯沢，NASPAニューオタニ
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] オートファジーによる父性オルガネラの選択的分解を制御する分子メカニズム (2016)
  • Author(s): 佐藤美由紀，佐藤克哉，戸村琴音，佐藤健
  • Organizer: 第８９回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 仙台，仙台国際センター・東北大学川内北キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-25
  • Invited
• [Presentation] 父性ミトコンドリアの選択的オートファジーを制御する分子メカニズム (2016)
  • Author(s): 佐藤美由紀，佐藤克哉，戸村琴音，佐藤健
  • Organizer: 第６８回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都，京都テルサ
  • Year and Date: 2016-06-16
  • Invited
• [Presentation] 線虫 C. elegans をモデルとして用いたリポタンパク質の生合成および分泌機構の解析 (2016)
  • Author(s): 三枝慶子，佐藤美由紀，坂口愛沙，原太一，佐藤健．
  • Organizer: 第89回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 京都，国立京都国際会館
  • Year and Date: 2016-04-21
• [Remarks] 群馬大学生体調節研究所生体膜機能分野
  • URL: http://makukinou.showa.gunma-u.ac.jp/index.html