Multidimensional and morphological analyses of the sequestering membrane formation in autophagy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16478
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 48010:Anatomy-related
• Research Institution: Fukushima Medical University
• Principal Investigator: TAMURA NAOKI 福島県立医科大学, 医学部, 講師 (70745992)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: オートファジー / 液-液相分離 / 非膜性オルガネラ / 高浸透圧ストレス

Outline of Final Research Achievements

Autophagy is one of major pathways that intracellular components are encapsulated and degraded by a sequestering membrane called autophagosome in response to various stress including starvation. In order to elucidate the process of sequestering membrane formation in autophagy, I has focused on autophagy induced by hyperosmotic stress. As a result, it was revealed that a membrane-less organelle (p62 granule), mainly composed of p62 and poly-ubiquitin chains, is formed under hyperosmotic stress, which is specifically recognized by the autophagic sequestering membrane and transported into lysosomes for degradation. Furthermore, correlative light and electron microscopy method (CLEM) revealed that p62 granules show different morphology compared to stress granules, another membrane-less organelle formed under hyperosmotic stress.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本課題の成果は大きく二つあり、（１）高浸透圧ストレスによって誘導させるオートファジーの分子メカニズムを解明したこと、（２）複数の非膜性オルガネラの微細構造を明らかにしたことが挙げられる。ファスティングなどオートファジーを応用した健康療法が近年注目されており、今回明らかにした高浸透圧ストレス誘導性のオートファジーが新たな方法の一つになる可能性がある。また、（２）の非膜性オルガネラは筋萎縮性側索硬化症などの神経変性疾患にも深く関与している構造であり、その微細構造の解明は学術面だけでなく医療面にも貢献できると思われる。今後の課題としては個体レベルでの解析が必要と考えられる。