2024 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms of autophagy against diseases and aging and the operating principle of its regulatory factors
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22H04982
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
吉森 保 大阪大学, 大学院 医学系研究科, 特任教授 (60191649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 修平 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (00510611)
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| Project Period (FY) |
2022-04-27 – 2027-03-31
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| Keywords | オートファジー / リソソーム / 選択的オートファジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題A: Rubiconがオートファジーとは独立してエクソソーム分泌を制御することを明らかにした。Rubicon依存的にWIPIがエンドソームへリクルートされ、WIPIとESCRTの相互作用がILVの形成に必要であった。さらに、Rubiconはマウスにおいて加齢依存的なエクソソーム産生と寿命延長・細胞老化に関わるmiRNAの分泌に関与していた。これらの結果から、Rubiconが加齢関連エクソソームの量と質の決定を行っていることが示唆された（Nat Cell Biol., 2024）。
課題B: スクリーニングにより得られた隔離膜新生に関与する候補因子としてパルミトイルアシルトランスフェラーゼZDHHC13の解析を行った。ULK1複合体がパルミトイルアシルトランスフェラーゼZDHHC13によって修飾され、これがULK1のオートファゴソーム形成部位への局在化とATG14Lのリン酸化を促進することを見出した。これにより、オートファゴソーム形成の最上流のステップであるULK1のオートファゴソーム形成部位へ局在化機構が明らかになった（Nat Commun., 2024）。
課題C: ゴルジ体膜タンパク質YIPF3-YIPF4複合体がゴルジファジーの受容体として機能することを明らかにした。ゴルジファジー活性の評価系を構築し解析を行ったところ、YIPF3がLIRモチーフを介してATG8sと結合し、オートファジー依存的なゴルジ体の分解に関与することを明らかにした。また、YIPF3のLIRのリン酸化がオートファジータンパク質ATG8sとの結合を強化し、ゴルジファジー活性を制御することが示唆された（EMBO J, 2024）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度に引き続き、課題Aではオートファジー制御の鍵分子であるLC3とRubiconの解析を行った。本年度は、Rubiconのエクソソーム産生における機能を明らかにした。課題Bでは、オートファジーの膜創生の分子機構としてULK1のオートファゴソーム形成部位への局在化のメカニズムを明らかにした。課題Cでは、ゴルジ体選択的オートファジー（ゴルジファジー）の受容体について明らかにした。以上の研究結果を３本の論文として発表することができた（Nat Cell Biol., Nature Commun, EMBO J)。また、これまでにリソファジーやゴルジファジーのプローブを作製し、選択的オートファジーの評価系を整えた。現在、これらを用いて各種アプローチから得られた他の候補因子について個別に解析を進めており、オートファジーへの関与が明らかになりつつある。構造解析によるアプローチも進んでいる。よって、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題A: LC3の非オートファジー機能について引き続き解析を行う。特に定量プロテオミクスにより同定したリソソーム損傷時にTFEBと相互作用する因子の解析や、RNA-seqによる下流解析により得た候補因子について解析を進め、リソソーム損傷に伴うTFEB活性化の意義を明らかにする。さらに、LC3によるTRPML1のチャネル開口促進機構を理解するために、現在取り組んでいる両者の複合体の構造解析を続ける。
課題B: 複数のスクリーニングから見出したオートファジー関連候補因子について、引き続き解析を続ける。小胞体局在因子が複数得られているため、オートファゴソーム形成部位である小胞体とオートファゴソームの関係について詳しく解析する。
課題C: 現在までに得られた複数のリソファジー関連候補因子について、引き続き解析を進める。特に、細菌特異的オートファジーに関わるE3リガーゼや細胞死に関わる膜タンパク質が、それぞれ損傷リソソームのマクロオートファジーおよびミクロオートファジーに関与するデータを得ているので、詳細に解析する。
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[Journal Article] Age-related TFEB downregulation in proximal tubules causes systemic metabolic disorders and occasional apolipoprotein A4-related amyloidosis2024
Author(s)
Nakamura J, Yamamoto T, Takabatake Y, Namba-Hamano T, Takahashi A, Matsuda J, Minami S, Sakai S, Yonishi H, Maeda S, Matsui S, Kawai H, Matsui I, Yamamuro T, Edahiro R, Takashima S, Takasawa A, Okada Y, Yoshimori T, Ballabio A, Isaka Y
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Journal Title
JCI Insight
Volume: 10
Pages: e184451
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Palmitoylation of ULK1 by ZDHHC13 plays a crucial role in autophagy2024
Author(s)
Tabata K, Imai K, Fukuda K, Yamamoto K, Kunugi H, Fujita T, Kaminishi T, Tischer C, Neumann B, Reither S, Verissimo F, Pepperkok R, Yoshimori T, Hamasaki M
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 15
Pages: 7194
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The Rubicon-WIPI axis regulates exosome biogenesis during ageing2024
Author(s)
Yanagawa K, Kuma A, Hamasaki M, Kita S, Yamamuro T, Nishino K, Nakamura S, Omori H, Kaminishi T, Oikawa S, Kato Y, Edahiro R, Kawagoe R, Taniguchi T, Tanaka Y, Shima T, Tabata K, Iwatani M, Bekku N, Hanayama R, Okada Y, Akimoto T, Kosako H, Takahashi A, Shimomura I, Sakata Y, Yoshimori T
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Journal Title
Nature Cell Biology
Volume: 26
Pages: 1558～1570
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] MondoA and AKI and AKI-to-CKD Transition2024
Author(s)
Maeda S, Sakai S, Takabatake Y, Yamamoto T, Minami S, Nakamura J, Namba-Hamano T, Takahashi A, Matsuda J, Yonishi H, Matsui S, Imai A, Edahiro R, Yamamoto-Imoto H, Matsui I, Takashima S, Imamura R, Nonomura N, Yanagita M, Okada Y, Ballabio A, Nakamura S, Yoshimori T, Isaka Y
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Journal Title
Journal of the American Society of Nephrology
Volume: 35
Pages: 1164～1182
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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