Structural biology studies of autophagy-related protein Atg9

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K06097
• Research Institution: Microbial Chemistry Research Foundation
• Principal Investigator: 的場 一晃 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (60613792)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: オートファジー

Outline of Annual Research Achievements

マクロオートファジー（以後はオートファジー）とは細胞内成分やオルガネラなどを、湾曲して伸張する二重膜（隔離膜）で包み、オートファゴソームを形成後、リソソーム（酵母では液胞）と融合することで分解する一連の過程をさす。エンドサイトーシスなどでは一重膜で小胞を形成するが、オートファジーでは二重膜で囲い込むという点で他の現象とは異なる特異な膜動態を示す。酵母からヒトに至るまで保存されたこれらの過程は細胞内浄化のほか、発生、分化、抗原提示や細胞内に侵入した細菌の駆除など多彩な生理的機能を担っている。
Atg9はオートファゴソーム形成に関わるAtgタンパク質の一つである。立体構造は報告されておらず、どのような機能を有しているのかも不明である。本研究の目的はAtg9の構造解析を通じて、Atg9の機能を明らかにするものである。本研究では二種類の構造解析手法(X線結晶構造解析、クライオ電子顕微鏡による単粒子解析)を用いてAtg9の構造を明らかにしたあと、構造を元にした機能解析を行うこととしている。
初年度となる本年度は構造解析に注力して研究を行った。X線結晶解析では解析に用いる結晶の条件検討を行った。結晶化は蒸気拡散法、脂質キュービックフェーズ（LCP）法により行い、種々添加物（塩, Buffer, 立体構造認識抗体など）を加え、検討を行なったが、これまでのところ結晶は得られていない。クライオ電子顕微鏡による解析では、タンパク質溶液を薄い氷に内包して凍結することが必須であるが、この凍結条件（タンパク質濃度, Buffer, Blot時間など）の検討を行なった。その結果、最適な凍結条件が見出され構造解析に成功した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的はAtg9の構造解析を通じて、Atg9の機能を明らかにするものである。この計画において重要課題である構造解析を終え、新奇な構造が明らかになった。

Strategy for Future Research Activity

今後、構造から推察される機能を実験的に証明し、その機能が生体内でオートファゴソーム形成に関わっているのかを明らかにする。

Causes of Carryover

初年度、順調に研究が進展したため消耗品など必要量が変化したため。次年度以降に消耗品、旅費等として使用する。

Research Products

• [Remarks] 微生物化学研究所
  • URL: https://www.bikaken.or.jp/