オートファジータンパク質群の動的相互作用と分子集合形態の解析

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 26111508
• 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: The University of Tokyo (2015); Tokyo Institute of Technology (2014)
• Principal Investigator: 山本 林 東京大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80551283)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2015: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2014: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: オートファジー / 出芽酵母 / オートファゴソーム / 膜動態 / Atgタンパク質

Outline of Annual Research Achievements

オートファゴソーム形成の初期過程では複数のAtgタンパク質からなる高次会合体が形成される。本研究では、Atg高次会合体の形成過程における「Atgタンパク質群の相互作用ネットワーク」について解析を行い、以下の知見を得た。
前年度に行ったMITドメインによるAtgタンパク質相互作用のスクリーニングで得られた情報をもとに、オートファゴソーム形成反応の始動複合体であるAtg1複合体（Atg1, Atg13, Atg17, Atg29, Atg31）に焦点を当てて相互作用解析を行い、既知のAtg13-Atg17相互作用（前年度に報告済み）に加えて、別の部位でのAtg13-Atg17相互作用が高次会合体形成に重要であることを見出した。構造解析から、２つのAtg13-Atg17相互作用は空間的に遠く離れた位置にあることが見出され、in vitro解析から、Atg13-Atg17相互作用が分子内ではなく分子間での相互作用であることを明らかにした。これらの結果は、Atg1複合体が２つのAtg13-Atg17分子間相互作用を介して連結していくことを示している。また、これらの相互作用が、Atg1キナーゼの自己リン酸化および自己活性化に必須であり、さらに、下流のAtg9ベシクルの集積にも関与することを見出しており、Atg会合体形成機構の分子基盤を明らかにする重要な知見である（現在論文リバイス中）。
耐熱性酵母Kluyveromyces marxianusのAtgタンパク質を同定し、これらのタンパク質が高い熱安定性を持ち、構造解析やin vitro解析に有用であることを示した（Yamamoto et al., J. Biol. Chem., 290, 29506-29518, 2015）。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The thermotolerant yeast Kluyveromyces marxianus is a useful organism for structural and biochemical studies of autophagy. (2015)
  • Author(s): Yamamoto, H., Shima, T., Yamaguchi, M., Mochizuki, Y., Hoshida, H., Kakuta, S., Kondo-Kakuta, C., Noda, N. N., Inagaki, F., Itoh, T., Akada, R., Ohsumi, Y.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 290 Issue: 49 Pages: 29506-29518
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.684233
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Atg13 HORMA domain recruits Atg9 vesicles during autophagosome formation (2015)
  • Author(s): Suzuki SW, Yamamoto H, Oikawa Y, Kondo-Kakuta C, Kimura Y, Hirano H, Ohsumi Y.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA Volume: 112(11) Issue: 11 Pages: 3350-3355
  • DOI: 10.1073/pnas.1421092112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis of starvation-induced assembly of the autophagy initiation complex (2014)
  • Author(s): Yuko Fujioka, Sho W Suzuki, Hayashi Yamamoto, Chika Kondo-Kakuta, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Rinji Akada, Fuyuhiko Inagaki, Yoshinori Ohsumi, Nobuo N Noda
  • Journal Title: NATURE STRUCTURAL & MOLECUIAR BIOLOGY Volume: 21(発表確定) Issue: 6 Pages: 513-521
  • DOI: 10.1038/nsmb.2822
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Molecular mechanism of the initial step of autophagosome formation (2014)
  • Author(s): Yamamoto, H., Suzuki, S.W., and Ohsumi Y.
  • Organizer: 2014 Northeastern Asian Symposium on Autophagy
  • Place of Presentation: Westin Chosun Hotel Busan, Busan, Korea
  • Year and Date: 2014-12-18 – 2014-12-21
• [Presentation] オートファジー関連タンパク質のリン酸化による機能制御 (2014)
  • Author(s): 山本 林，鈴木 翔，藤岡 優子，木村 弥生，平野 久，野田 展生，大隅 良典
  • Organizer: 第12回 日本プロテオーム学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2014-07-17 – 2014-07-18
  • Invited