2001 Fiscal Year Annual Research Report
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10219207
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
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| Research Institution | Okazaki National Research Institutes |
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Principal Investigator |
大隅 良典 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (30114416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大隅 萬里子 帝京科学大学, 理工学部, 教授 (40168927)
鎌田 芳彰 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (20291891)
野田 健司 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (00290908)
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| Keywords | 液胞 / オートファジー / APG / 老化 / タンパク質分解 / Apg9 / 栄養飢餓 |
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| Research Abstract |
オートファジーとは、細胞質成分がオートファゴソームによって液胞へと輸送され、分解される現象であり、真核生物に普遍的である。近年、酵母や動物細胞において分子機構が急速に明らかになりつつある。しかし、オートファジーが個体レベルでどのような生理的意義を有しているのかは不明な点が多い。オートファジーが植物個体の生活環にいかなる役割を担っているかを明らかにすることを目的として研究を行った。シロイヌナズナのゲノム上に、酵母の15個のAPG遺伝子うち12個についてホモログが存在する。これらシロイヌナズナのAtAPGタンパク質は、機能に必須なアミノ酸は非常によく保存されている。AtAPG遺伝子のシロイヌナズナ破壊株をスクリーニングし、ゲノム上に1コピーのみ存在するAtAPG9遺伝子の破壊株、atapg9-1を得た。タバコ培養細胞において、プロテアーゼ阻害剤の添加によりタンパク質分解を阻害すると、細胞内に未知の顆粒状構造が蓄積することから、シロイヌナズナの根を用いて同様の実験を行い、atapg9-1ではプロテアーゼ阻害剤処理によって細胞内に蓄積する顆粒様の構造体が著しく減少した。また、atapg9-1は窒素および炭素源欠乏条件下で葉のクロロシスが野生型株よりも早く誘導された。切り葉を純水上に浮かべ、老化を誘導すると、atapg9-1では老化の進行が野生型株と比べて早く進行する。通常の栄養条件下でもatapg9-1では抽台や老化が促進される。これらの表現型はAtAPG9遺伝子を破壊株に導入することによって回復した。以上の結果はオートファジーは栄養飢餓条件下、或いは老化過程に関与することで、植物個体全体としての栄養素の有効利用に関わることが示唆された。この研究は始めて高等植物のオートファジーの関わる遺伝子の解析を行った点でその意義は大きい。
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[Publications] Kihara, A. et al: "Two distinct Vps34 PtdIns 3-kinase complexes function in autophagy and CPY sorting in Saccharomyces cerevisiae"J. Cell Biol.. 152. 519-530 (2001)
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[Publications] Kihara, A. et al: "Beclin-phsophatidylinositol 3-kinase complex functions at the trans-Golgi network"EMBO Report. 2. 330-335 (2001)
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[Publications] Mizushima, N. et al: "Dissection of autophagosome formation using Apg5-deficient mouse embryonic stem cells"J. Cell Biol.. 152. 657-668 (2001)
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[Publications] Komatsu, M. et al: "The C-terminal region of an Apg7p/Cvt2p is required for homodimerization and is essential for its E1-activity and E1-E2 complex-formation"J. Biol. Chem.. 276. 9846-9854 (2001)
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[Publications] Kim, J.: "Cvt9/Gsa9 functions in sequestering selective cytosolic cargo destined for the vacuole"J. Cell. Biol.. 153. 381-396 (2001)
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[Publications] Shintani, T. et al: "Apg2p functions in autophagosome formation on the perivacuolar structure"J Biol Chem.. 276. 30452-30460 (2001)
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[Publications] Ishihara, N. et al: "Autophagosome requires specific early Sec proteins for its formation and NSF/SNARE for its fusion to the vacuole"Mol. Biol. Cell. 12. 3690-3702 (2001)
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[Publications] Suzuki, K. et al: "The pre-autophagosomal structure organized by concerted functions of APG genes is essential for autophagosome formation"EMBO J.. 20. 5971-5981 (2001)
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[Publications] Ohsumi Y.: "Molecular dissection of autophagy : two ubiquitin-like systems"Nat. Rev. Mol. Cell Biol.. 2. 211-216 (2001)
