新しく発見したオートファジー機構を介した蛋白質品質管理システムの解析

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 清水 重臣 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (70271020)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: 遺伝学 / シグナル伝達 / 生体分子 / ストレス / オートファジー / 貧血 / 発癌 / alternative macroautohagy / Atg5 / 低分子化合物

Research Abstract

オートファジーは、細胞が古くなった自己構成成分を消化、再利用する浄化機構であり、全ての細胞が普遍的に有している細胞機能である。本研究では、我々が発見したAtg5/Atg7非依存性オートファジー機構に関して、1、分子機構の解明、2、生物学的役割、3、Atg5依存性オートファジーとの相互作用、に関して検討を行い、以下の成果を得た。
1、Atg5/Atg7非依存性オートファジー分子機構の解明:従来まで同定していたUlk1,Beclin1,Rab9に加えて、さらに7種類の蛋白質が、Atg5/Atg7非依存性オートファジーに関与している事を見出した。これらの蛋白質は、データベースサーチ、Ulk1結合蛋白質、新規オートファジー誘導化合物の分子標的として同定したものである。
2、生理機能解析:Atg5/Atg7非依存性オートファジー分子を欠損させたマウスを5種類作製した。これらのうち2種類のノックアウトマウスに関して解析を進めた。その結果、いずれのマウスにおいても、赤血球の分化異常による貧血症、発癌率の上昇が観察された。即ち、Atg5/Atg7非依存性オートファジーは、これらの生命現象に深く関わっている事が示された。
3、Atg5依存性オートファジーとの相互作用:上記2種類のノックアウトマウスをAtg5欠損マウスと交配したところ、いずれにおいても貧血症の増悪が観察された。即ち、Atg5依存性オートファジーと非依存性オートファジーは相加的な役割を担っている事が明らかとなった。

Research Products

• [Journal Article] Involvement of Beclin 1 in the engulfment of apoptotic cells (2012)
  • Author(s): Konishi A, Arakawa S, Yue Z, Shimizu S
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: (epub) Issue: 17 Pages: 13919-13929
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.348375
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shigella Targets Epithelial Tricellular Junctions to Spread Between Cells via a Noncanonical Clathrin-dependent Endocytic Pathway (2012)
  • Author(s): Makoto Fukumatsu
  • Journal Title: Cell Host & Microbe Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Delayed-onset caspase-dependent massive hepatocyte apoptosis upon Fasactivation in Bak/Bax-deficient mice (2011)
  • Author(s): Hikita, H.
  • Journal Title: Hepatology Volume: VOL. 54 Issue: 1 Pages: 240-251
  • DOI: 10.1002/hep.24305
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatial coupling of mTOR and autophagy augments secretory/phenotypes (2011)
  • Author(s): Masako Narita
  • Journal Title: Science Volume: 332 Issue: 6032 Pages: 966-970
  • DOI: 10.1126/science.1205407
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stress-activated protein kinase MKK7 regulates axon elongation in the developing cerebral cortex (2011)
  • Author(s): Tokiwa Yamasaki
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 31 Pages: 16872-16883
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] p53 Inhibits Vascular Endothelial Growth Factor Expression in Solid Tumor (2011)
  • Author(s): Y.Yoshioka, et al.
  • Journal Title: J Surg Res. Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Delayed-onset caspase-dependent massive hepatocyte apoptosis upon Fas activation in Bak/Bax-deficient mice (2011)
  • Author(s): H.Hikita, et al.
  • Journal Title: Hepatology Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatial coupling of mTOR and autophagy augments secretory phenotypes (2011)
  • Author(s): M.Narita, et al.
  • Journal Title: Science Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of JNK in the regulation of autophagic cell death (2010)
  • Author(s): S.Shimizu, et al.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 29 Pages: 2070-2082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] xCT deficiency accelerates chemically induced tumorigenesis (2010)
  • Author(s): A.Nabeyama, et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Ssi.USA Volume: 107 Pages: 6436-6441
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophagy takes an alternative pathway (2010)
  • Author(s): S.Shimizu, et al.
  • Journal Title: Autophagy Volume: 6 Pages: 290-291
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of cyclophilin D in learning and memory (2010)
  • Author(s): A.Mouri, et al.
  • Journal Title: Hippocampus Volume: 20 Pages: 293-304
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclophilin D-dependent mitochondrial permeability transition is not involved in neurodegeneration in mnd2 mice (2010)
  • Author(s): K.Ideguchi, et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 393 Pages: 264-267
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of connexin43-integrated giant Liposomes by a baculovirus expression-liposome fusion method (2010)
  • Author(s): K.Kamiya, et al.
  • Journal Title: Biotechnol.Bioeng. Volume: 107 Pages: 836-843
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neurodegeneration in mnd2 mutant mice is not prevented by parkin transgene (2010)
  • Author(s): T.Yoshida, et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 393 Pages: 264-267
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Various Types of Cell Death and Autophagy (2011)
  • Author(s): Shigeomi Shimizu
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] 生体で見られる様々な細胞死とオートファジー (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Organizer: 第1回横断的腫瘍フォーラム
  • Place of Presentation: 吹田市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-07
• [Presentation] アポトーシスと非アポトーシス細胞死 (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Organizer: 第73回日本血液学会
  • Place of Presentation: 名古屋市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-14
• [Presentation] 様々な疾患を惹起するミトコンドリア細胞死孔の解析 (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Organizer: 第84回日本生化学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] オートファジーと神経変性疾患 (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Organizer: 「病態に根ざしたALSの新規治療法開発班」平成23年度ワークショップ
  • Place of Presentation: 千代田区(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] オートファジーを標的とした難治疾患克服への戦略 (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Organizer: 新適塾「難病への挑戦」
  • Place of Presentation: 豊中市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] 細胞死とオートファジーのクロストーク (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Organizer: 日本Cell Death学会
  • Place of Presentation: 文京区
  • Year and Date: 2011-07-29
• [Presentation] Alternative macroautophagy (2011)
  • Author(s): Shigeomi Shimizu
  • Organizer: Parkinson Disease and Mitophagy
  • Place of Presentation: 文京区
  • Year and Date: 2011-06-11
• [Presentation] Discovery of Atg5/Atg7-independent alternative macroautophagy (2010)
  • Author(s): S.Shimizu
  • Organizer: 6^<th> Institute network symposium
  • Place of Presentation: Kanazawa
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] A critical role for the autophagy gene Ulkl in Atg5- independent alternative macroautophagy (2010)
  • Author(s): S.Shimizu
  • Organizer: Gordon Conference
  • Place of Presentation: Lucca, Italy
  • Year and Date: 2010-04-25
• [Book] 細胞死解析プロトコール (2011)
  • Author(s): 清水重臣
  • Total Pages: 223
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks]
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/pcb/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/pcb/index.html