マイトファジー誘導時に駆動されるミトコンドリア分裂の分子基盤

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 16H01203
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 岡本 浩二 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (40455217)
• 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: ミトコンドリア / オートファジー / オルガネラ形態制御 / タンパク質間相互作用 / 出芽酵母 / オルガネラ形態形成 / 膜動態 / 脂質輸送 / オルガネラ分裂 / 選択的オートファジー / ダイナミン様GTPase

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究で、ミトコンドリア特異的オートファジー（マイトファジー）に重要な新規因子として、ミトコンドリア外膜タンパク質Om14を見出した。興味深いことに、Om14欠損細胞ではマイトファジー誘導時に起こるミトコンドリアの断片化が強く抑制され、マイトファジーの効率も部分的に低下する。本研究では、Om14とその相互作用因子がいつ・どこで・どのように、マイトファジーを促進するためのミトコンドリアの断片化を制御しているかについて、明らかにすることを目的とした。

平成29年度においては、Om14-HA発現株から単離したミトコンドリア濃縮画分を可溶化し、その中に含まれOm14-HAとその相互作用タンパク質をHA抗体結合アガロースを用いたアフィニティークロマトグラフィーにより精製、質量分析にて解析した。その結果、ミトコンドリア外膜タンパク質Por1（電位依存性陰イオンチャネルタンパク質）が同定された。そこで、HA抗体結合アガロースを用いた免疫共沈降アッセイを行い、Om14-HAとPor1の相互作用を確認することができた。次に、Por1の欠損変異体を作成し、マイトファジー誘導時のミトコンドリアの形態変化とマイトファジーへの影響を調べたところ、ミトコンドリアが肥大化し、マイトファジー効率も顕著に低下していることがわかった。これらの表現型は、Om14 Por1二重欠損変異体でさらに強くなることも判明した。さらに、ブルーネイティブゲル電気泳動法/ウェスタンブロッティングを用いた解析により、Om14-HAがPor1と高分子量複合体を形成している可能性が示唆された。以上の結果から、Om14とPor1は互いに相互作用することで、マイトファジー誘導時のミトコンドリア断片化に寄与していると考えられる。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ジョンズホプキンス大学(米国)
• [Journal Article] A Mammalian Mitophagy Receptor, Bcl2-L-13, Recruits the ULK1 Complex to Induce Mitophagy (2019)
  • Author(s): Murakawa Tomokazu、Okamoto Koji、Omiya Shigemiki、Taneike Manabu、Yamaguchi Osamu、Otsu Kinya
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 26 Issue: 2 Pages: 338-345.e6
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.050
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mitochondrial Stasis Reveals p62-Mediated Ubiquitination in Parkin-Independent Mitophagy and Mitigates Nonalcoholic Fatty Liver Disease (2018)
  • Author(s): Yamada Tatsuya、Murata Daisuke、Adachi Yoshihiro、Itoh Kie、Kameoka Shoichiro、Igarashi Atsushi、Kato Takashi、Araki Yoichi、Huganir Richard L.、Dawson Ted M.、Yanagawa Toru、Okamoto Koji、Iijima Miho、Sesaki Hiromi
  • Journal Title: Cell Metabolism Volume: 28 Issue: 4 Pages: 588-604.e5
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2018.06.014
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The TORC1 signaling pathway regulates respiration-induced mitophagy in yeast (2018)
  • Author(s): Liu Yang、Okamoto Koji
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 502 Issue: 1 Pages: 76-83
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.05.123
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The ER membrane insertase Get1/2 is required for efficient mitophagy in yeast (2018)
  • Author(s): Onishi Mashun、Nagumo Sachiyo、Iwashita Shohei、Okamoto Koji
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 503 Issue: 1 Pages: 14-20
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.04.114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Nem1-Spo7 protein phosphatase complex is required for efficient mitophagy in yeast (2018)
  • Author(s): Xu Xueyan、Okamoto Koji
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 496 Issue: 1 Pages: 51-57
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.12.163
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphatidic Acid and Cardiolipin Coordinate Mitochondrial Dynamics (2018)
  • Author(s): Kameoka Shoichiro、Adachi Yoshihiro、Okamoto Koji、Iijima Miho、Sesaki Hiromi
  • Journal Title: Trends in Cell Biology Volume: 28 Issue: 1 Pages: 67-76
  • DOI: 10.1016/j.tcb.2017.08.011
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Assays for mitophagy in yeast (2017)
  • Author(s): Eiyama A, Okamoto K
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 1567 Pages: 337-347
  • DOI: 10.1007/7651_2017_11
  • ISBN: 9781493977499, 9781493977505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assays for Mitophagy in Yeast (2017)
  • Author(s): Eiyama Akinori、Okamoto Koji
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 1567 Pages: 337-347
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-6824-4_20
  • ISBN: 9781493968220, 9781493968244
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regulation of mitochondrial clearance via ER factors (2018)
  • Author(s): Okamoto Koji
  • Organizer: International Symposium on Mitochondrial Biology and Disease
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Regulation of mitochondrial clearance via factors on the endoplasmic reticulum (2018)
  • Author(s): Okamoto Koji
  • Organizer: Keystone Symposium on Mitochondrial Biology and Selective Autophagy (jointed)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Upstream events regulating Atg32-mediated mitophagy (2017)
  • Author(s): Okamoto Koji
  • Organizer: EMBO Workshop on Mitochondrial Quality Control
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Signaling pathways regulating mitophagy in yeast (2017)
  • Author(s): Okamoto Koji
  • Organizer: FASEB Science Research Conference on Mitochondrial Biogenesis and Dynamics in Health, Disease and Aging
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 酵母が語るマイトファジー誘導の分子機構 (2017)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 蛋白研セミナー
  • Invited
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/okamoto/Okamoto_Lab/