飢餓ストレスによって誘導される自食作用のシグナル伝達系とその生理的役割

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06261204
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大隅 良典 東京大学, 教養学部, 助教授 (30114416)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和田 洋 東京大学, 教養学部, 助手 (50212329)
• Keywords: 酵母 / 栄養飢餓 / ストレスタンパク質 / 自食作用 / 変異株 / キナーゼ / シグナル伝達

Research Abstract

細胞は常に外界の条件を感知しながらその増殖を制御している。栄養飢餓は自然界で最も頻繁に遭遇するストレスである。我々は最近酵母細胞を種々の栄養飢餓条件にさらすと、自己の細胞構成成分を液胞内に取り込んで分解する自食作用を誘導することを見い出した。自食作用の誘導が不能となった変異株を多数分離し15個の相補性群に分類した。本研究は従来解析がほとんど進んでいない栄養飢餓ストレスの誘導とそのシグナル伝達機構を分子レベルで明らかにすることと、自食作用の持つ生理的意義を明らかにすることを目的とする。本年度に得られた主な成果は以下の通りである。
(1)昨年度までにクローニング、塩基配列を決定したApglpの機構についてより詳細な解析を行った。APGlpは、確かにタンパク質キナーゼとして機能する自食作用に必須な遺伝子であることが判った。Apglpの発現量は栄養飢餓によって変動することはないが、栄養飢餓によってそのキナーゼ活性は20分以内に急激に増加する。apgl遺伝子破壊株は栄養増殖になんらの表現型を示さないが、自食作用を誘導できず、栄養飢餓下に生存率は速やかに低下する。液胞内タンパク分解酵素PrB、CPYは転写レベルでは誘導されるにもかからわずタンパク質の誘導が起こらない。従ってAPG1遺伝子は膜現象の誘導のみならず、液胞内分解酵素の制御にも関与するものと思われる。一方、一般的なストレスタンパク質の変動は正常であったことから栄養飢餓に特異的な新しいシグナル伝達系の存在が予想される。
(2)APG1と遺伝的な相互作用が検出されるAPG10、APG13の遺伝子のクローニング、塩基配列の決定を行った。いずれも新規の遺伝子で栄養飢餓下の自食作用の誘導に必須であることが示された。

Research Products

• [Publications] M.Baba.,K.Takeshige.,N.Baba.,Y.Ohsumi.: "Ultrastructural analysis of the autophagic process in yeast:Detection of autophagosomes and their characterization" J.Cell.Biol.124. 903-913 (1994)
• [Publications] 大隅良典: "液胞におけるタンパク質分解-オートファジ-をめぐって-" 植物細胞工学. 6. 15-23 (1994)