2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of autophagosome membrane closure
| Project/Area Number |
17K07302
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
本田 郁子 (小山郁子) 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任講師 (10447948)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | オートファジー / ESCRTタンパク質 / 3D-CLEM |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、オートファゴソーム膜の閉鎖を評価する方法として、Array Tomography に蛍光顕微鏡像を重ね合わせた、三次元光－電子相関顕微鏡法（3D-CLEM）を実施した。一細胞全体で100個近くのオートファジー関連小胞について、分子局在情報を蛍光顕微鏡像から取得し、同時に3次元構造情報を25~50nm間隔の連続切片の電子顕微鏡像から取得し、ひとつひとつの小胞の開閉状態を評価することができた。
さらに、オートファゴソーム形成過程の形態変化説明する物理モデルを裏付ける実験にも取り組んだ。形成過程のオートファゴソームの形態変化は、膜面積と膜曲率安定化因子の量およびその分布をパラメータとした物理モデルで説明できる。そこで、オートファゴソーム形成過程の生細胞観察を行い、オートファゴソームの形と高曲率領域の面積および膜面積の時間変化を測定したところ、物理モデルとよく一致した。これらの結果は、オートファゴソーム膜が湾曲して口を閉じるまではATPなどのエネルギーを必要としない自発的な形態変化であることを示唆する。したがって、オートファゴソーム形成中の膜形態変化においてATP加水分解エネルギーが必要なのは、内膜と外膜を分離するときのみであることが見えてきた。
研究期間を通して、オートファゴソーム形成後期ではESCRTタンパク質複合体が必要であること、また、ESCRTタンパク質複合体はオートファゴソームの内膜と外膜の分離を担っていることを明らかにした。また、3D-CLEM法によりオートファゴソーム開閉を精度よく検出する方法を確立した。さらにオートファゴソーム膜閉鎖までの膜変形過程を、物理モデルを参考にして理解を進めた。オートファゴソーム内膜と外膜の違いを検出する方法確立は今後の課題として残されたが、本研究期間に重点的に試みた3D-CLEMをさらに工夫することで適用できる可能性がある。
|
