Elucidation of a series of the molecular mechanism and physiological significance from induction of mitophagy to mitochondrial degradation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05500
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: Furukawa Kentaro 新潟大学, 医学部, 医学部准教授 (20754493)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / オートファジー / マイトファジー / 酵母 / Atg44

Outline of Final Research Achievements

Mitophagy plays an important role in mitochondrial homeostasis by selective degradation of mitochondria. During mitophagy, mitochondria should be fragmented to allow engulfment within autophagosomes. However, the known mitochondrial fission factors are dispensable for mitophagy. Here, we identified Atg44 as a mitochondrial fission factor that is essential for mitophagy in yeasts. In Atg44-deficient cells, a part of the mitochondria is recognized by the mitophagy machinery as cargo but cannot be enwrapped by the autophagosome precursor, the phagophore, due to a lack of mitochondrial fission. Furthermore, we found that Atg44 directly binds to lipid membranes and brings about lipid membrane fragility to facilitate membrane fission.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、長年未解決であったマイトファジーの過程におけるミトコンドリア分裂の責任因子としてAtg44を同定しただけでなく、Atg44が直接脂質膜に作用して分裂を引き起こすという全く新しい分子機構を明らかにした点で重要な成果となる。ミトコンドリアの形態と機能は直結しており、高等生物におけるミトコンドリアの形態異常は様々な病態の要因となることが知られている。Atg44はミトコンドリア形態制御の重要因子であることから、その理解と応用により、ミトコンドリア形態異常を伴う様々な疾患の病態解明や治療法開発につながると期待される。