Molecular mechanism of micro-organellophagy

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 16H01200
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 阪井 康能 京都大学, 農学研究科, 教授 (60202082)
• 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 / ミクロオートファジー / 液胞 / 脂肪滴 / ペルオキシソーム

Outline of Annual Research Achievements

前年度から継続する本課題研究の進展により、出芽酵母の液胞膜が直接変形し内腔へと輸送されるミクロオートファジーの分子機構解明が進んだ。前年度までにミクロオートファジーに必要であることを見いだしたESCRTタンパク質と呼ばれるタンパク質群の中で最も初期に機能するVps27が、酵母の生育炭素源変化（ダイオーキシックシフト）に応じて液胞膜表面へと移行することを見いだしたことから、本分子が液胞膜変形に直接作用することが強く示唆された。また、Vps27が脂肪滴の液胞への輸送と分解（リポファジー）にも必要であることを見いだし、ESCRTタンパク質によるミクロオートファジーが複数のオルガネラ分解に寄与することが分かった。
リポファジーの分子機構を解明するために、脂肪滴特異的局在タンパク質Osw5を見いだし、本タンパク質とEGFPとの融合タンパク質（Osw5-EGFP）の切断状態をGFPに対するイムノブロットで検知することで、リポファジー活性をモニターできる実験系を構築した。この実験系構築に際しては、Osw5のカルボキシル末端側の領域を欠失したもの、EGFPのアミノ末端側領域を欠失したもの、さらにはOsw5とEGFPとのつなぎ目（リンカー）部分をエピトープタグ付加により伸長させたものといった、複数の派生タンパク質も作成して、リポファジーのモニタリングに適したものを探索した。結果、リポファジーのモニタリングにはEGFPのアミノ末端側部分が必要であること、またエピトープタグのリンカー部位への付加で本融合タンパク質の切断が亢進することを見いだした。興味深いことに、オートファジーと共に細胞内タンパク質分解に主要な働きを持つプロテアソームの機能抑制により、本融合タンパク質の切断が亢進していたことから、リポファジーの活性がプロテアソーム機能と関連することが強く示唆された。

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] Evidence for ESCRT- and clathrin-dependent microautophagy. (2017)
  • Author(s): Masahide Oku, Yuichiro Maeda, Yoko Kagohashi, Takeshi Kondo, Mai Yamada, Toyoshi Fujimoto, Yasuyoshi Sakai
  • Journal Title: Journal of Cell Biology Volume: 216 Issue: 10 Pages: 3263-3274
  • DOI: 10.1083/jcb.201611029
  • NAID: 120006454716
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophagy-independent function of Atg8 in lipid droplet dynamics in yeast (2017)
  • Author(s): Yuichiro Maeda, Masahide Oku, Yasuyoshi Sakai
  • Journal Title: Journal of Biochemistry Volume: 161 Pages: 339-348
  • DOI: 10.1093/jb/mvw078
  • NAID: 40021219801
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel function of Wsc proteins as a methanol-sensing machinery in the yeast Pichia pastoris (2017)
  • Author(s): Shin Ohsawa, Hiroya Yurimoto, Yasuyoshi Sakai
  • Journal Title: Molecular Microbiology Volume: 104 Issue: 2 Pages: 349-363
  • DOI: 10.1111/mmi.13631
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial division occurs concurrently with autophagosome formation but independently of Drp1 during mitophagy. (2016)
  • Author(s): Yamashita SI, Jin X, Furukawa K, Hamasaki M, Nezu A, Otera H, Saigusa T, Yoshimori T, Sakai Y, Mihara K, Kanki T.
  • Journal Title: J Cell Biol. Volume: 215 Issue: 5 Pages: 649-665
  • DOI: 10.1083/jcb.201605093
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] オートファジーに関する研究の展望: 酵母オルガネロファジーの分子機能と生理機能 (2017)
  • Author(s): 阪井康能
  • Organizer: 第13回IIRSセミナー
  • Invited
• [Presentation] オートファジーと脂質膜のダイナミクスを駆動するAtg分子の機能 (2017)
  • Author(s): 阪井康能
  • Organizer: 化学工学会 第82回年会 産業セッション
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学
  • Invited
• [Presentation] 植物葉上におけるC１酵母の生存戦略とそれを支える分子細胞機能 (2017)
  • Author(s): 阪井康能
  • Organizer: 第82回酵母研究会
  • Place of Presentation: 神戸・北野工房のまち
  • Invited
• [Presentation] Micro-organellophagy: Molecular Mechanism of Vacuolar Dynamics fo Organelle Degradation (2016)
  • Author(s): Yasuyoshi Sakai, Masahide Oku
  • Organizer: International Congress on Yeasts
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場
  • Year and Date: 2016-09-11
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Book] Methods in Molecular Biology, Peroxisomes (2017)
  • Author(s): Shun-ichi Yamashita, Masahide Oku, Yasuyoshi Sakai, Yukio Fujiki
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Humana Press, New York
  • ISBN: 9781493969357
• [Book] Methods in Molecular Biology, Experimental Systems to Study Yeast Pexophagy (2017)
  • Author(s): Shun-ichi Yamashita, Masahide Oku, Yasuyoshi Sakai, Yukio Fujiki
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 京都大学大学院 農学研究科 応用生命科学専攻 制御発酵学分野
  • URL: http://www.seigyo.kais.kyoto-u.ac.jp/
• [Remarks] 京都大学大学院農学研究科 応用生命科学専攻・制御発酵学分野
  • URL: http://www.seigyo.kais.kyoto-u.ac.jp/