2022 Fiscal Year Annual Research Report
Selective autophagy-mediated cellular regulations
| Project Area | Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity |
|---|
| Project/Area Number |
19H05706
|
|---|
| Research Institution | Juntendo University |
|---|
Principal Investigator |
小松 雅明 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (90356254)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和栗 聡 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (30244908)
杉浦 悠毅 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (30590202)
李 賢哲 順天堂大学, 医学部, 助教 (30758321)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| Keywords | オートファジー / 選択的オートファジー / p62 / NBR1 / 液ー液相分離 / Vault |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
オートファジーの対象となるミスフォールドや変性したタンパク質は、ユビキチン化されp62と結合、液―液相分離（LLPS）によって液滴となる。この液滴は、さらに分解性のタンパク質ゲルへと相転移し、オートファジーにより分解される。
オートファジー選択的基質p62液滴・ゲルの精製方法を確立し、精製p62液滴・ゲルの相対定量プロテオミクス分析によりp62液滴・ゲルに高度に濃縮されるタンパク質群を同定した。さらに、コントロールと選択的オートファジー不能遺伝子改変マウス組織の相対定量プロテオミクス分析により選択的オートファジー不能遺伝子改変マウス組織に蓄積するタンパク質群を同定した。両者のプロテオームの統合的解析により、p62液滴・ゲルに局在し、オートファジーにより分解される超分子複合体vaultを見出した。オートファジーの薬理学的および遺伝学的阻害によりvaultが蓄積することを確認した。さらに、vaultのp62液滴・ゲル局在化は、選択的オートファジーレセプタータンパク質NBR1依存的であることを見出した。このp62液滴介在性選択的オートファジーをvault-phagyと名付けた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
世界初の選択的オートファジー特異的阻害マウスの作製、そして革新的p62液滴・ゲル精製方法の確立、それら開発ツール・メソッドによる新規オートファジー経路を発見した。今後も新規基質の同定や新しい選択的オートファジー経路の生理機能の知見が得られることが期待される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
（１）相分離依存的な選択的オートファジー基質の網羅的探索
熱、浸透圧、pH、栄養飢餓など様々なストレス下にある細胞からp62液滴・ゲルを精製するとともに、HyD-LIR(TP)-Venusを発現させた細胞（選択的オートファジー阻害細胞）にも同様に様々なストレスを与え、細胞抽出液を調製する。これら精製p62液滴・ゲルや細胞抽出液の統合的プロテオミクス解析により様々な環境ストレス下におけるp62相分離依存性オートファジー分解基質の同定を目指す。
（２）相分離依存性選択的オートファジーの分子メカニズム
（１）より同定されたp62相分離依存性選択的オートファジー基質候補群の二次スクリーニングを革新的タンパク質構造計算ツールAlphafold2-Multimer（Jumper et al., Nature, 596, 583-589, 2021）を駆使して行う。選択的オートファジーには基質とLC3やGABARAPをはじめとしたオートファジー関連タンパク質（ATGタンパク質）を繋ぐ受容体が必要であり、主要な受容体としてp62, NBR1, NDP52, OPTN, TAX1BP1が知られている（Lazarou et al. Nature, 524, 309-314, 2015）。基質候補群とp62, NBR1, NDP52, OPTN, TAX1BP1との複合体形成をAlphafold2-Multimer により予測する。複合体形成が予測された場合、生化学、分子細胞生物学的解析により相互作用、細胞内局在解析を進めるとともに、薬理学・遺伝学解析による基質群の細胞および個体レベルにおけるオートファジー分解を調べる。
|
