Mechanisms underlying membrane dynamics and target selection in macroautophagy

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Multimode autophagy: Diverse pathways and selectivity
• Project/Area Number: 19H05708
• 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: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Nakatogawa Hitoshi 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90414010)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Keywords: オートファジー / オートファゴソーム / 選択的オートファジー / オルガネラ / 小胞体 / 核

Outline of Final Research Achievements

This study aimed at elucidating mechanisms underlying membrane dynamics and target selection during macroautophagy. The results largely advanced our understanding of the mechanism of autophagosome precursor formation and also revealed a novel mechanism by which the morphology of the forming autophagosomal membrane is regulated. In addition, we revealed the mechanisms of organelle deformation during selective macroautophagy of the endoplasmic reticulum and the nucleus. Our analyses also identified nuclear pore complexes and glycogen granules as novel selective targets for macroautophagy. Moreover, the interplay between macroautophagy and microautophagy in degradation of nuclear components was unraveled.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、マクロオートファジーを支える様々な分子基盤の理解を大きく前進させるものであり、本研究で用いた酵母のみならず、ヒトを含めた他の生物種におけるオートファジー研究にも重要な指針を与えるものである。また、マクロオートファジーにおける脂質膜の形成や形態制御、オルガネラ変形の分子機構に関する成果は、関連する細胞生物学の分野に広く波及効果を与えると考えられる。さらに将来的には、マクロオートファジーが関わる疾患の分子病態の理解や治療法の開発に関連する医薬学的研究のための基盤情報として利用されることも期待される。