ＥＳＣＲＴーＩＩＩタンパク質によるミトコンドリア分解の制御

• Project Area: Intracellular logistics: interdisciplinary approaches to pathophysiology of membrane traffic
• Project/Area Number: 23113717
• 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, 特任准教授(常勤) (40455217)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: ミトコンドリア / オルガネラ動態 / 細胞内分解 / 膜輸送 / 出芽酵母

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリア分解は、酵母からヒトまで保存された選択的オートファジーの一種であり、ミトコンドリアの量や品質を管理する役割を果たしていると考えられている。このミトコンドリアを特異的に丸ごと分別・除去する機構は「マイトファジー」と呼ばれ、多数のタンパク質が関与する。それらの中には、膜輸送の主要な経路の一つであるMVB (multivesicular body) sortingに必須なESCRT-III複合体の構成タンパク質が含まれている。これまでの研究で、ESCRT-IIIタンパク質の欠損によりマイトファジーは強く抑制されるものの、栄養飢餓誘導型の非選択的オートファジーやCvt経路（一部の液胞内酵素を細胞質から液胞へ輸送する選択的オートファジー）は影響を受けないことを、研究室で使用している細胞株を用いて遺伝子欠損変異体を作製し、再現性を確認した。
ESCRTタンパク質の欠損変異株を網羅的に解析しており、４つの機能グループ（0, I, II, III）にクラス分けされる17個のESCRTタンパク質と2個の関連タンパク質の欠損細胞でマイトファジーを調べた。その結果、個々の欠損細胞でマイトファジーの効率が異なっており、ESCRT-IIIだけではなく、他のESCRTタンパク質もマイトファジーに関与していることが示唆された。
一方、これらESCRTタンパク質とマイトファジー関連因子との相互作用についても検討した。具体的には、マイトファジーの必須因子で、ミトコンドリア外膜に局在するタンパク質Atg32との結合を、免疫共沈降アッセイにて調べた。その結果、Atg32との物理的相互作用は検出されなかったことから、ESCRTタンパク質はAtg32を介したマイトファジーの初期段階ではなく、その後のミトコンドリアを積み荷（分解基質）とする膜構造の形成過程で機能していると考えられる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] No ATG is an island-the connection of autophagy with diverse pathways and functions (2013)
  • Author(s): Komatsu, M., Kuma, A., Okamoto, K.
  • Journal Title: EMBO Rep Volume: 14 Issue: 3 Pages: 219-221
  • DOI: 10.1038/embor.2013.14
• [Journal Article] Mitochondria and autophagy : critical interplay between the two homeostats (2012)
  • Author(s): Okamoto, K., Kondo-Okamoto, N.
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta Volume: 1820 Issue: 5 Pages: 595-600
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2011.08.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Autophagy-related protein 32 acts as autophagic degron and directly initiates mitophagy (2012)
  • Author(s): Noriko Kondo-Okamoto, Nobuo N. Noda, Sho W Suzuki, Hitoshi Nakatogawa, Ikuko Takahashi, Miou Matsunami, Ayako Hashimoto, Fuyuhiko Inagaki, Yoshinori Ohsumi, Koji Okamoto
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 287 Issue: 13 Pages: 10631-10638
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.299917
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ミトコンドリア品質管理研究の最前線 (2012)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Journal Title: 細胞 Volume: 44 Pages: 199-202
• [Journal Article] Mitochondria autophagy in yeast (2011)
  • Author(s): Kanki, T., et al
  • Journal Title: Antioxidants and Redox Signaling Volume: 14 Issue: 10 Pages: 1989-2001
  • DOI: 10.1089/ars.2010.3762
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondria breathe for autophagy (2011)
  • Author(s): Okamoto, K.
  • Journal Title: EMBO Journal Volume: 30 Issue: 11 Pages: 2095-2096
  • DOI: 10.1038/emboj.2011.149
• [Presentation] A link between mitochondria-specific autophagy and phospholipid biosynthesis (2012)
  • Author(s): Okamoto, K.
  • Organizer: 3rd International and 12th National Symposium on Membrane Biology
  • Place of Presentation: Zhuhai, China
  • Year and Date: 2012-11-07
  • Invited
• [Presentation] A regulatory link between phospholipid biosynthesis and mitophagy in yeast (2012)
  • Author(s): Okamoto, K.
  • Organizer: 9th Conference of the Asian Society of Mitochondrial Research and Medicine (ASMRM) and 5th Conference of the Chinese Society of Mitochondrial Research and Medicine (C-mit)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2012-11-02
  • Invited
• [Presentation] Molecular basis of mitophagy in yeast: Atg32 and other players (2012)
  • Author(s): Okamoto, K.
  • Organizer: 6th International Symposium on Autophagy
  • Place of Presentation: Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2012-10-28
  • Invited
• [Presentation] Molecular mechanism of mitochondria-specific autophagy (2012)
  • Author(s): Okamoto, K.
  • Organizer: UCL-JSPS International Symposium on Mitochondria
  • Place of Presentation: London, UK
  • Year and Date: 2012-06-25
  • Invited
• [Presentation] ミトコンドリア分別・除去システムの基本原理 (2012)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第74回酵母研究会
  • Place of Presentation: キリンビール神戸工場(兵庫県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] Molecular mechanism of mitochondria-specific autophagy in yeast (2012)
  • Author(s): Koji Okamoto
  • Organizer: Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology
  • Place of Presentation: Fairmont Banff Springs, Banff, Alberta, Canada(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-23
• [Presentation] 酵母ミトコンドリアの特性~現象論から分子機構へと迫る (2012)
  • Author(s): 岡本 浩二
  • Organizer: 筑波大学・J-mit 共催公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 筑波大学、つくば市
  • Invited
• [Presentation] Mechanism of Atg32-mediated mitophagy in yeast (2011)
  • Author(s): Koji Okamoto
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] Mechanism of mitophagy in yeast (2011)
  • Author(s): Koji Okamoto
  • Organizer: Mitochondrial Dynamics : from Mechanism to Disease
  • Place of Presentation: Chia Laguna Resort, Sardinia, Italy(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-13
• [Presentation] 選択的ミトコンドリア分解の分子機構 (2011)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第2回Molecular Cardiovascular Conference II
  • Place of Presentation: ホテルピアノ、キロロ(北海道)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-03
• [Presentation] Molecular mechanisms of mitophagy in yeast (2011)
  • Author(s): Koji Okamoto
  • Organizer: FASEB Summer Research Conferences
  • Place of Presentation: Steamboat Springs, CO, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-21
• [Presentation] Mechanism of Atg32-mediated mitophagy in yeast (2011)
  • Author(s): Koji Okamoto
  • Organizer: Parkinson Disease and Mitophagy
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-11
• [Book] マイトファジーの分子機構「オートファジー」DOJIN BIOSCIENCE SERIES 04 (2012)
  • Author(s): 岡本 浩二
  • Total Pages: 229
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] ミトコンドリア動態学研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/okamoto/Okamoto_Lab/
• [Remarks] ミトコンドリア動態学研究室紹介
  • URL: http://www.omoroi-seimei.info/introduction/lab27-okamoto.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/okamoto/Okamoto_Lab/
• [Remarks]
  • URL: http://apprentice.jpn.org/hp/list-okamoto.html