2020 Fiscal Year Research-status Report
選択的オートファジーによるオルガネラ分解の機構と意義の解明
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20K06552
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
福田 智行 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (90415282)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | オートファジー / オルガネラ / ミトコンドリア / タンパク質分解 / 酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
オルガネラはそれぞれ特化した機能を果たすため、その質や量は厳密に管理される。オルガネラはそれぞれ選択的なオートファジーによって分解される。選択的オートファジーはオルガネラの一部を隔離膜で包み、液胞へ輸送し、分解する。本研究は、選択的オートファジーに関わる因子の探索と機能解析から「選択的オートファジーによるオルガネラ分解の機構」の解明を目指す。また、各因子の欠損株の表現型解析から「オルガネラ分解の生理的意義」を見いだす。
本年度は、分裂酵母の遺伝学的スクリーニングで得られた因子の中から、ミトコンドリアの選択的分解（マイトファジー）に関わると予想された因子Atg43について詳細な解析を行った。Atg43欠損株は栄養飢餓で誘導されるマイトファジーが完全に消失する一方、バルクオートファジーや各オルガネラのオートファジーは正常に生じていた。Atg43は飢餓に応答して発現が上昇しており、この制御にはTORC1シグナル伝達経路が関与していた。また、Atg43はC末端領域に存在する膜貫通ドメインを介してミトコンドリア外膜に局在しており、N末端を細胞質側に配向することを見いだした。さらに、細胞質に面したN末端領域で、オートファジー因子Atg8と結合することを見いだした。Atg8は隔離膜中に脂質と結合して存在するタンパク質である。Atg8を強制的にミトコンドリア外膜と連結するように遺伝子操作を施すと、Atg43が欠損していてもマイトファジーが生じた。以上から、Atg43はミトコンドリアの外縁で、Atg8との結合を介して隔離膜伸長の場をミトコンドリア上に誘導・安定化させ、ミトコンドリアが隔離膜に効率よく包まれるよう作用することが明らかになった。加えて、Atg43欠損株の表現型解析から、オートファジーによるミトコンドリアの分解は、飢餓時の生存維持に重要であることも示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、因子探索で得られたタンパク質の特徴付けを行うことができた。マイトファジーのレセプターに相当する分子を分裂酵母で見出すことに成功し、この分子の機能、発現、局在の制御について詳細な知見を得たことに加え、分裂酵母におけるマイトファジーの生理的意義が解析可能になった。したがって、今後の研究展開につながる成果が得られたといえる。さらに、成果の一部を論文発表することもできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きAtg43に関する詳細な解析を行うとともに、マイトファジーに関与することが想定させる他の因子についても同様の解析を行い、マイトファジーの機構についてさらなる検証を進める。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗に応じて当初想定していた予算執行計画の一部を変更したため、未使用額が生じた。これは主に、想定していたよりも早くまとまったデータセットが得られたため、成果を論文発表することに尽力したことによる。
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