オートファジーによる不良タンパク質の選択的分解機構―アダプター仮説の検証

• Project Area: Protein community: organization and maintenance of protein functions
• Project/Area Number: 22020023
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤田 尚信 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (00506496)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森田 英嗣 大阪大学, 微生物病研究所, 特任准教授 (70344653)
• 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: オートファジー / タンパク質分解 / Atgタンパク質 / Atg16L1 / アダプター分子 / 分解

Research Abstract

これまで易凝集性タンパク質や病原性微生物などのオートファジーの選択的基質p62などのアダプタータンパク質を介してオートファゴソーム局在タンパク質LC3と結合し、選択的に分解されると考えられている。しかしながらその分子機構には十分に検証されていない。そこで我々は、オートファジー関連因子(ATG遺伝子)をノックアウトした一連の細胞を用いて、Atgタンパク質の基質への局在階層性を解析した。その結果、これまでのモデルとは大きく異なり、LC3に依存せずに他のAtgタンパク質が選択的基質上に局在することを明らかにした。その中でも選択性に重要であると考えられるAtg16L1複合体の局在化機構に焦点を絞りさらに解析を進めた。Atg16L1複合体はLC3システムのE3様因子として働く因子である(Fujita et al.,2008)。基質選択的オートファジーにはユビキチン化が重要であると考えられていることから、Atg16L1とユビキチンとの結合の有無を調べたところ、Atg16L1分子はC末端側の機能未知のWDリピートドメインを介してユビキチン鎖と直接結合した。さらに我々は、Atg16L1はFIP200(酵母Atg17の哺乳類ホモログ)とも直接結合することを見出した。ユビキチン、FIP200それぞれ片方との結合を抑えても大きな影響は見られないが、双方との結合能を失わせたAtg16L1を発現させた細胞ではオートファジー能は有意に低下した。これらの結果から、Atg16L1複合体はユビキチンとFIP200との結合を介して選択的基質上に局在していると考えられる。このように今回の結果から、LC3やアダプタータンパク質に依存しない選択的オートファジーの新たな分子機構が明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Autophagy guards against cisplatin-induced acute kidney injury (2012)
  • Author(s): Takahashi A, Kimura T, Takabatake Y, Namba T, Kaimori J, Kitamura H, Matsui I, Niimura F, Matsusaka T, Fujita N, Yoshimori T, Isaka Y, Rakugi H
  • Journal Title: Am.J.Pahol. Volume: 180(2) Pages: 517-525
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of autophagy potentiates the antitumor effect of the multikinase inhibitor sorafenib in hepatocellular carcinoma (2011)
  • Author(s): Shimizu S, Takehara T, Hikita H, Kodama T, Tsunematsu H, Miyagi T, Hosui A, Ishida H, Tatsumi T, Kanto T, Hiramatsu N, Fujita N, Yoshimori T, Hayashi N
  • Journal Title: Int.J.Cancer Volume: 131 Issue: 3 Pages: 548-57
  • DOI: 10.1002/ijc.26374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dysfunction of autophagy participates in vacuole formation and cell death in cells replicating hepatitis C virus (2011)
  • Author(s): Taguwa S., Kambara H., Fujita N., Noda T., Yoshimori T., Koike K., Moriishi K., and Matsuura Y.
  • Journal Title: J. Virol Volume: 85 Issue: 24 Pages: 13185-13194
  • DOI: 10.1128/jvi.06099-11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atg16L2, a novel isoform of mammalian Atg16L that is not essential for canonical autophagy despite forming an Atg12-5-16L2 complex (2011)
  • Author(s): Ishibashi K, Fujita N, Kanno E, Omori H, Yoshimori T, Itoh T, Fukuda M
  • Journal Title: Autophagy Volume: 7(12) Pages: 1500-1513
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ubiquitination-Mediated Autophagy Against Invading Bacteria (2011)
  • Author(s): Fujita N, Yoshimori T.
  • Journal Title: Curr.Opin.Cell Biol. Volume: (掲載確定・印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Combinational soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor proteins VAMP8 and Vtilb mediate fusion of antimicrobial and canonical autophagosomes with lysosomes. (2010)
  • Author(s): Furuta N, Fujita N, Noda T, Yoshimori T, Amano A.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell Volume: 21 Pages: 1001-1010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophagosomes can support Yersinia pseudotuberculosis replication in macrophages. (2010)
  • Author(s): Moreau K, Lacas-Gervais S, Fujito N, Sebbane F, Yoshimori T, Simonet M, Lafont F.
  • Journal Title: Cell Microbiol. Volume: 12 Pages: 1108-1123
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Selective Autophagy and Ubiquitination accompanying Endosomal Damage (2011)
  • Author(s): Naonobu Fujita, Megumi Nakaoka, Kageyama Shun, Yuuki Osada, Eiji Morita, Takeshi Noda, Tamotsu Yoshimori
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
  • Year and Date: 2011-09-24
• [Presentation] Ubiquitination-mediated selective autophagy (2011)
  • Author(s): Naonobu Fujita, Megumi Nakaoka, Kageyama Shun, Yuuki Osada, Eiji Morita, Takeshi Noda, Tamotsu Yoshimori
  • Organizer: 内藤カンファレンス
  • Place of Presentation: シャトーキングダム札幌
  • Year and Date: 2011-06-29
• [Presentation] 感染微生物に対するオートファジーの分子機構 (2010)
  • Author(s): 藤田尚信、吉森保
  • Organizer: Biochemistry and Molecular Biology 2010
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Remarks]
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/yoshimori/jp/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/yoshimori/jp/achievement/010/