2021 Fiscal Year Annual Research Report
マクロオートファジーにおける膜動態と基質選択のメカニズム
| Project Area | Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity |
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19H05708
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中戸川 仁 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (90414010)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大隅 良典 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 栄誉教授 (30114416)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | オートファジー / マクロオートファジー / ミクロオートファジー / タンパク質分解 / オルガネラ分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マクロオートファジーは、様々な細胞成分を“オートファゴソーム”と呼ばれる二重膜胞内に隔離し、リソソーム／液胞に輸送し、分解する。本計画研究は、マクロオートファジーにおけるオートファゴソーム形成機構、新たな分解基質選択機構、マクロオートファジーとミクロオートファジーの連携の解明を目的としている。当該年度は研究実績は以下の通りである。・Atg9小胞の形成機構及び隔離膜前駆体への変換機構の解明：昨年度単離したAtg23の変異体の解析を進めた。PI3K複合体IとAtg9小胞およびAtg1複合体の相互作用の解析結果から、PI3K複合体Iの隔離膜前駆体への局在化機構を提唱した（論文執筆中）。・隔離膜の伸張機構の解明：Atg2のリン酸化がAtg2-Atg18複合体の小胞体への結合を制御することを示す結果を得た。セミインタクト細胞を用いた隔離膜伸張の再構成系については隔離膜と考えられる構造体が観察された。・新たな基質選択機構の解明：Atg24複合体が伸張中の隔離膜の形態制御や開口径の拡大に重要であることを発見し、一昨年度、論文を執筆し投稿した。昨年度は査読者からのコメントに対応すべく追加実験をおこなった（改訂継続中）。・マクロオートファジーとミクロオートファジーの連携：これまでの研究により、ミクロヌクレオファジーの異常昂進を抑制することがマクロヌクレオファジーの重要な（細胞の生死を決める）役割の一つであることを明らかにすることができた。当該年度は、この結論を補強するためのデータを収集した（論文準備中）。・オートファジーによるタンパク質分解の総合的理解：昨年度までに同定したオートファゴソームに効率的に取り込まれるタンパク質や排除される傾向にあるタンパク質の解析を進め、そのメカニズムおよび生理的意義が明らかとなってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要の欄に記述したように、多くの項目で研究は順調に進展しており、複数の成果について論文の改訂中あるいは執筆中の段階に至っている。一方で、Atg9小胞形成の試験管内再構成など、当初の計画よりも進捗が遅れている項目もある。このような状況を踏まえて、全体として「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
「Atg9小胞の形成機構」については、Atg9小胞形成の試験管内再構成系の確立に注力していく。隔離膜伸張の再構成解析についても「PI3K複合体Iの隔離膜前駆体への局在化機構」、「マクロオートファジーとミクロオートファジーの連携」、「オートファジーによるタンパク質分解の総合的理解」については、骨子となるデータが揃った。2022年度中の論文投稿・発表を目指す。「新たな基質選択機構の解明」についても論文の改訂を進め、2022年度中の発表を目指す。「隔離膜の伸張機構の解明」については、Atg2-Atg18複合体と相互作用する小胞体因子の同定と、そのAtg2のリン酸化を介した制御機構の解析を進める。セミインタクト細胞を用いた隔離膜伸張の再構成系については観察された構造体が実際に隔離膜であることを確認し、隔離膜伸張機構の解析に利用していく。
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