Systematic autophagy controlling nutrient signaling

• Project Area: Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity
• Project/Area Number: 20H05349
• 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: Fujita Health University
• Principal Investigator: 竹松 弘 藤田医科大学, 医療科学部, 教授 (80324680)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: Ypk1 / 選択的オートファジー / 細胞内シグナル伝達 / プロテインキナーゼ / AGC kinase / 出芽酵母 / チッ素源飢餓 / タンパク質相互作用 / 栄養源 / 酵母 / オートファジー / ESCRT / 栄養源シグナル伝達 / シグナル伝達 / タンパク質分解

Outline of Research at the Start

プロテインキナーゼYpk1の選択的な分解は、一部オートファジー経路を必要としながらも、通常のマクロオートファジーと比較して非常に早く起こる。Ypk1の分解システムの特筆すべき点は、Ypk1が栄養を使い細胞を増殖させるシグナル伝達因子であり、これがマクロオートファジーに先立ってオートファジー経路で分解されることである。つまり、細胞は二段構えの分解系を持っていて、飢餓時にはまず、栄養を節約するため、シグナル伝達因子を分解する。それでも飢餓が続けば、内容物の分解に入るという仕組みである。本研究では、Ypk1を中心に、未解明な点の多い選択的なオートファジーを可能とする分子機構の解明を行いたい。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、AGCプロテインキナーゼファミリーで出芽酵母のセリンスレオニンプロテインキナーゼ Ypk1のチッ素源飢餓特異的な選択的オートファジー分解機構の解析を行った。一般的にオートファジーによるタンパク質分解は、栄養源シグナル伝達により制御される、シグナル下流でのイベントであると考えられるが、Ypk1は栄養源シグナル伝達の一端を担い、タンパク質翻訳・細胞増殖に関わる重要なプロテインキナーゼである。このYpk1はチッ素源飢餓時に選択的に分解されること、また、その分解経路にはオートファジー経路が関わること、しかしながら、一方で、ESCRT複合体も必要とするなどが明らかになっていた。
Ypk1のオートファジー分解のために必要なオートファジー遺伝子を調べたところ、全てのオートファジーに必要とされる「コア因子」でもATG2, ATG18等の遺伝子はYpk1分解には必要ではかった。Ypk1を欠失変異させて解析すると、Ypk1のN末端が分解に重要な領域であると思われ、この領域がパラログとされるYpk2とは配列相同性が無く、Ypk2はYpk1と分解経路が違う点からも、この結果は一貫性のある結果であると考えられた。つまり、現在まで、Ypk1とYpk2は因子重複による機能が重複したパラログであると考えられてきたが、少なくともキナーゼの分解という点では、異なる制御がされていることが分かった。
そこで、Ypk1のN末端領域を分解マーカとしてTAPタグ標識して、チッ素源飢餓時に特異的に誘導されるタンパク質複合体をMS解析して、Ypk1を認識するシステムに関する候補遺伝子の解析中であり、今後はその積荷受容体としての機能をさらに明らかにしていきたい。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Louisiana State University(米国)
• [Journal Article] Coordinated changes in glycosylation regulate the germinal center through CD22 (2022)
  • Author(s): Enterina Jhon R.、Sarkar Susmita、Streith Laura、Jung Jaesoo、Arlian Britni M.、Meyer Sarah J.、Takematsu Hiromu、Xiao Changchun、Baldwin Troy A.、Nitschke Lars、Shlomchick Mark J.、Paulson James C.、Macauley Matthew S.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 38 Issue: 11 Pages: 110512-110512
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110512
• [Journal Article] The inhibitory coreceptor CD22 restores B cell signaling by developmentally regulating <i> Cd45 ^?/? </i> immunodeficient B cells (2022)
  • Author(s): Akatsu Chizuru、Alborzian Deh Sheikh Amin、Matsubara Naoko、Takematsu Hiromu、Schweizer Astrid、Abdu-Allah Hajjaj H. M.、Tedder Thomas F.、Nitschke Lars、Ishida Hideharu、Tsubata Takeshi
  • Journal Title: Science Signaling Volume: 15 Issue: 723 Pages: 723-723
  • DOI: 10.1126/scisignal.abf9570
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Protein Tyrosine Phosphatase SHP-1 (PTPN6) but Not CD45 (PTPRC) Is Essential for the Ligand-Mediated Regulation of CD22 in BCR-Ligated B Cells (2021)
  • Author(s): Alborzian Deh Sheikh Amin、Akatsu Chizuru、Abdu-Allah Hajjaj H. M.、Suganuma Yuki、Imamura Akihiro、Ando Hiromune、Takematsu Hiromu、Ishida Hideharu、Tsubata Takeshi
  • Journal Title: The Journal of Immunology Volume: 206 Issue: 11 Pages: 2544-2551
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2100109
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Guillain-Barre syndrome-associated SIGLEC10 rare variant impairs its recognition of gangliosides (2021)
  • Author(s): Alborzian Deh Sheikh Amin、Gomaa Soha、Li Xuexin、Routledge Matthew、Saigoh Kazumasa、Numoto Nobutaka、Angata Takashi、Hitomi Yuki、Takematsu Hiromu、Tsuiji Makoto、Ito Nobutoshi、Kusunoki Susumu、Tsubata Takeshi
  • Journal Title: Journal of Autoimmunity Volume: 116 Pages: 102571-102571
  • DOI: 10.1016/j.jaut.2020.102571
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] N-Glycolylneuraminic Acid in Animal Models for Human Influenza A Virus (2021)
  • Author(s): Spruit Cindy M.、Nemanichvili Nikoloz、Okamatsu Masatoshi、Takematsu Hiromu、Boons Geert-Jan、de Vries Robert P.
  • Journal Title: Viruses Volume: 13 Issue: 5 Pages: 815-815
  • DOI: 10.3390/v13050815
• [Journal Article] Distinct Cell Surface Expression Patterns of N-Glycosylation Site Mutants of AMPA-Type Glutamate Receptor under the Homo-Oligomeric Expression Conditions (2020)
  • Author(s): Morise Jyoji、Yamamoto Saki、Midorikawa Ryosuke、Takamiya Kogo、Nonaka Motohiro、Takematsu Hiromu、Oka Shogo
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 21 Issue: 14 Pages: 5101-5101
  • DOI: 10.3390/ijms21145101
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] サイコシンによるエンドマイトーシス誘導時の細胞膜陥入 (2021)
  • Author(s): 渡邉寛、井谷有希、岡昌吾、岩渕和久、小林俊秀、内藤裕子、○竹松弘
  • Organizer: 第15回スフィンゴテラピィ研究会
• [Presentation] ヒト胚中心B細胞マーカーであるスフィンゴ糖脂質CD77はCD19のN型糖鎖付加を亢進させると共にB細胞抗原受容体シグナル伝達を抑制する (2021)
  • Author(s): ◯湯浅大史、濱野久美子、関亮佑、岡昌吾、内藤裕子、竹松弘
  • Organizer: 第63回日本脂質生化学会
• [Presentation] ヒト胚中心B細胞マーカーCD77はB細胞抗原受容体シグナル伝達を抑制する (2021)
  • Author(s): ◯湯浅大史、濱野久美子、関亮佑、岡昌吾、Nursha Ertunc、内藤裕子、竹松弘
  • Organizer: 第85回生化学会中部支部例会
• [Presentation] リゾスフィンゴ糖脂質の多彩な機能 (2021)
  • Author(s): 竹松弘
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点第16回若手の力フォーラム
  • Invited
• [Presentation] スフィンゴ糖脂質CD77によるB細胞抗原受容体シグナル伝達の制御機構の解析 (2021)
  • Author(s): ○湯浅大史 濱野久美子 関亮祐 内藤裕子 岡昌吾 竹松弘
  • Organizer: 糖鎖科学中部拠点第16回若手の力フォーラム
• [Presentation] リゾスフィンゴ糖脂質の多彩な機能 (2021)
  • Author(s): 竹松 弘
  • Organizer: 第１６回糖鎖科学中部拠点若手の力フォーラム
  • Invited
• [Remarks] 竹松研ホームページ
  • URL: http://info.fujita-hu.ac.jp/~yuko.naito/index.html