2012 Fiscal Year Research-status Report

オートファジー誘導系を用いたオートファジー分子メカニズムの解析

Research Project

Project/Area Number	23570241
Research Institution	National Institute for Basic Biology
Principal Investigator	鎌田芳彰基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (20291891)
Keywords	シグナル伝達 / オートファジー / 細胞生物学 / 出芽酵母
Research Abstract	栄養環境は、炭素源、窒素源、硫黄源、リン酸など多岐にわたっていて、しかもそれぞれが細胞の成長・増殖に必須である。逆に、栄養源が枯渇すると、細胞は飢餓情報を感知し、飢餓ストレス応答を行う。飢餓ストレス応答の代表的なものとしてタンパク合成の抑制、細胞増殖の停止、オートファジーの誘導などが挙げられる。このような栄養シグナル伝達系の中枢としてTor複合体１(TORC1) が機能している。しかしながら、TORC1がどのようにして栄養環境情報を捉えているか、不明な点が多い。今年度、Kimら、De VigillioらはLeucyl-tRNA synthetase (LeuRS, 出芽酵母CDC60)がTORC1活性をコントロールすると報告した。では、細胞はロイシン、LeuRSのみを栄養源の代表として栄養情報を感知しているのか？これについて詳細な検討を行った。 TORC1が栄養環境情報を感知するメカニズムを解析するため、①細胞をさまざまな栄養環境で培養する、②LeuRSをコードするCDC60だけでなく他のaminoacyl-tRNA synthetase (ARS)遺伝子の変異体を用いる、などして細胞内TORC1の活性化状態をモニターする実験を行った。モニター法としては２種のオートファジー関連タンパク質、①出芽酵母TORC1のキナーゼ基質、Atg13のリン酸化状態、②GFP-Atg8の液胞内での切断を用いた。その結果、少なくとも出芽酵母では、TORC1は窒素源、炭素源、硫黄源を認識していること、LeuRS以外のARSもTORC1活性に影響を及ぼすこと、ペプチド合成初期反応(translational initiation)は関係しないこと、などが解った。これはTORC1がロイシン以外のアミノ酸も、しかもアミノ酸自身ではなく、アミノアシル-tRNAを窒素源として認識することを強く示唆する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason TOR複合体１の活性化因子、つまり細胞内での栄養シグナル因子がアミノアシル-tRNAであることを強く示唆する実験結果が得られた。これは、栄養シグナル伝達の解明にとって一歩前進であると評価して良いとおもわれる。
Strategy for Future Research Activity	今後は、平成２４年度に得られた知見をさらに推し進め、TORが栄養環境をどのようにして感知するのか、その分子メカニズムを明らかにする。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	該当なし