Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
細胞内にはタンパク質の品質管理システムが存在し、構造が崩れた異常なものは除去される。この品質管理システムの破綻は、異常なタンパク質の蓄積により神経変性疾患やがんなどを引き起こす。このシステムでは、２つのタンパク質分解システムであるユビキチン-プロテアソーム系とオートファジーが中心的に機能する。本研究では、ユビキチン-プロテアソーム系がタンパク質分解できなくなった場合に、オートファジーが活性化する分子メカニズムを解明する。この知見は、細胞が正常な状態を保つメカニズムの一端の理解につながり、さらには異常なタンパク質の蓄積による上記疾患に対する治療法開発につながることが期待される。
細胞内のタンパク質恒常性（プロテオスタシス）を維持するユビキチン-プロテアソーム系が破綻すると、特異的なタンパク質分解系である選択的オートファジーが活性化し、変性タンパク質を除去する。この選択的オートファジーの活性化メカニズムでは、p62アダプターがリン酸化を受けユビキチン化タンパク質と結合することで相分離を起こすことが知られているが、不明な点は多く残されている。本研究の目的は、ユビキチン-プロテアソームから選択的オートファジー活性化へのスイッチングという新たなマルチモードオートファジーの分子メカニズムとその生理的意義にについて解明する点にある。まず我々は、プロテアソーム活性が低下時にプロテアソーム遺伝子群を発現誘導する転写因子NRF1 (NFE2L1)が、同時にオートファジーを活性化している可能性を見出した。その分子メカニズムを解明する目的で、NRF1が発現制御する遺伝子を網羅的に解析した結果、選択的オートファジー関連因子であるp62とAtg8ファミリー因子GABARAPL1を同定した。さらにNRF1がp62やGABARAPL1の誘導を介して、ユビキチン化タンパク質を分解除去していることを証明した。またNRF1はp62のリン酸化を亢進することでp62 puncta形成を促進する可能性も見出した。一方、NRF1による選択的オートファジー活性化の意義をマウス個体レベルでの検証を試みたが、残念ながらマウス肝臓においてNRF1が活性化するレベルにプロテアソーム活性を低下させることができなかった。以上の結果から、これまで不明であったユビキチン-プロテアソーム系から選択的オートファジー系へのスイッチング機構は、転写因子NRF1が制御していることを明らかにした。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Scientific Reports
Volume: 13 Issue: 1 Pages: 14405-14405
10.1038/s41598-023-41492-9
iScience
Volume: 26 Issue: 2 Pages: 106045-106045
10.1016/j.isci.2023.106045
Cell Reports
Volume: 42 Issue: 1 Pages: 111906-111906
10.1016/j.celrep.2022.111906
The Tohoku Journal of Experimental Medicine
Volume: 259 Issue: 1 Pages: 1-8
10.1620/tjem.2022.J090
https://akobayas.wixsite.com/genetic-code-lab
https://medsystems.doshisha.ac.jp/
