選択的オルガネラ・オートファジーの分子機構

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 26111513
• 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, 准教授 (40455217)
• 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: 選択的オートファジー / オルガネラ分解 / 新生ポリペプチド鎖結合因子 / 分子シャペロン / 出芽酵母

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリアを特異的に丸ごと分別・除去する機構「マイトファジー」の関連因子の中には、タンパク質の生合成に関与する新生ポリペプチド結合複合体NACの構成因子Egd1が含まれている。酵母において、NACは2つのサブユニットαとβから成るヘテロダイマーを形成する。α-NACにはユビキチン結合に関与するUBAドメインを持つEgd2、β-NACにはリボソーム結合に関与するRRKxxKKモチーフを持つEgd1とBtt1が存在している。Egd2とBtt1はマイトファジーに重要でないこと、栄養飢餓誘導型のオートファジーやタンパク質を積み荷とした選択的オートファジーは、Egd1欠損細胞でも正常であった。

次に、Egd1のリボソーム結合の意義を検討した。Egd1のRRKxxKKモチーフにアラニン置換を導入すると（RRK/AAA変異体）、マイトファジーが障害された。加えて、Egd1と相互作用することが示唆されているリボソーム・サブユニットRpl31の欠損細胞においても、Egd1の発現には影響が見られないにも関わらず、同様の障害が見られた。一方、野生型のEgd1やRRK/AAA変異体をリボソームへ強制的にアンカーさせると、マイトファジーはほぼ正常に起こることから、遊離型のEgd1はマイトファジーに重要でないことが示唆された。

そこで、Egd1と相互作用する新生ポリペプチド鎖を同定するため、マイトファジー誘導条件下の細胞からEgd1をアフィニティー精製し、得られたmRNAについてマイクロアレイ解析を行った。その結果、比較対照の全RNAに対して5倍以上濃縮されている因子を90以上同定した。その中の新規因子の欠損株を調べたところ、マイトファジーの部分的抑制を見出した。以上の知見により、マイトファジーに働く因子がEgd1依存的に生合成され、機能発現していることが示唆された。

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] Phospholipid methylation controls Atg32-mediated mitophagy and Atg8 recycling (2015)
  • Author(s): Sakakibara K, Eiyama A, Suzuki SW, Sakoh-Nakatogawa M, Okumura N, Tani M, Hashimoto A, Nagumo S, Kondo-Okamoto N, Kondo-Kakuta C, Asai E, Kirisako H, Nakatogawa H, Kuge O, Takao T, Ohsumi Y, Okamoto K
  • Journal Title: EMBO Journal Volume: 34 Issue: 21 Pages: 2703-2719
  • DOI: 10.15252/embj.201591440
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Protein N-terminal Acetylation by the NatA Complex Is Critical for Selective Mitochondrial Degradation (2015)
  • Author(s): Eiyama A, Okamoto K
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 290 Issue: 41 Pages: 25034-25044
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.677468
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bcl-2-like protein 13 is a mammalian Atg32 homologue that mediates mitophagy and mitochondrial fragmentation. (2015)
  • Author(s): Murakawa T, Yamaguchi O, Hashimoto A, Hikoso S, Takeda T, Oka T, Yasui H, Ueda H, Akazawa Y, Nakayama H, Taneike M, Misaka T, Omiya S, Shah AM, Yamamoto A, Nishida K, Ohsumi Y, Okamoto K, Sakata Y, Otsu K.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 6 Issue: 1 Pages: 7527-7527
  • DOI: 10.1038/ncomms8527
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] PINK1/Parkin-mediated mitophagy in mammalian cells (2015)
  • Author(s): Eiyama A, Okamoto K
  • Journal Title: Current Opinion in Cell Biology Volume: 33 Pages: 95-101
  • DOI: 10.1016/j.ceb.2015.01.002
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Assays for autophagy II: Mitochondrial autophagy. (2014)
  • Author(s): Kanki T, Okamoto K.
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 1163 Pages: 165-173
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-0799-1_11
  • ISBN: 9781493907984, 9781493907991
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Receptor-mediated mitophagy in yeast and mammalian systems (2014)
  • Author(s): Liu L, Sakakibara K, Chen Q, Okamoto K.
  • Journal Title: Cell Research Volume: 24 Issue: 7 Pages: 787-795
  • DOI: 10.1038/cr.2014.75
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Targeting autophagy for mitochondrial clearance (2015)
  • Author(s): Okamoto K
  • Organizer: 2015 TSMRM Symposium on Mitochondrial Dysfunction in Human Diseases and Annual Meeting
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2015-12-05
  • Invited
• [Presentation] Multiple pathways regulating mitochondria-specific autophagy (2015)
  • Author(s): Okamoto K
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia Conference on Mitochondria
  • Place of Presentation: Suzhou, China
  • Year and Date: 2015-10-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] マイトファジー：ミトコンドリアを丸ごと分解する分子機構と生理機能 (2015)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第34回分子病理学研究会
  • Place of Presentation: ホテル フルーツ・フラワー、神戸
  • Year and Date: 2015-07-25
  • Invited
• [Presentation] オートファジーが駆動する選択的ミトコンドリア分解 (2015)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 日本薬学会第135年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-03-27
  • Invited
• [Presentation] Targeting autophagy for mitochondrial clearance (2015)
  • Author(s): Okamoto K
  • Organizer: 7th International Symposium on Autophagy
  • Place of Presentation: Huangshan, China
  • Year and Date: 2015-03-21
  • Invited
• [Presentation] ミトコンドリアを丸ごと隔離・除去する仕組み (2014)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第25回フォーラム・イン・ドージン
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2014-11-14
  • Invited
• [Presentation] リン脂質メチル化を介した選択的ミトコンドリア分解の制御 (2014)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第9回臨床ストレス応答学会大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2014-11-01
  • Invited
• [Presentation] 酵母が語る選択的ミトコンドリア分解の基本原理 (2014)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] An unexpected link between phospholipid methylation and mitophagy (2014)
  • Author(s): Okamoto K
  • Organizer: 2nd International Picobiology Institute Symposium
  • Place of Presentation: Hyogo, Japan
  • Year and Date: 2014-10-10
  • Invited
• [Presentation] オートファジーが駆動するミトコンドリア分解の仕組み (2014)
  • Author(s): 岡本浩二
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌、北海道
  • Year and Date: 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] Targeting autophagy for mitochondrial clearance (2014)
  • Author(s): Okamoto K
  • Organizer: 4th Asia Pacific Protein Association Conference
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2014-05-18
  • Invited
• [Remarks] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/okamoto/Okamoto_Lab/
• [Remarks] 研究内容紹介サイト
  • URL: http://www.omoroi-seimei.info/introduction/lab27-okamoto.html