オートファゴソームにリクルートするＲａｂ不活性化因子群の機能解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24370077
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 福田 光則 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50311361)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: Rab / Rab不活性化因子 / 膜輸送 / Atg16L1 / オートファジー / 低分子量G蛋白質 / オルガネラ / 蛋白質分解

Research Abstract

オートファジーは細胞内の蛋白質分解機構の一種で、飢餓時におけるエネルギーの産生や細胞内の異物（蛋白質凝集塊や細胞内に侵入した菌など）の除去に利用されている。オートファジーの基本的な仕組みは既に良く知られており、二重膜構造を持つ隔離膜がまず伸長し、細胞質やオルガネラなどをとり囲み、オートファゴソームが形成する。その後、オートファゴソームはリソソームと融合することにより内容物が消化・分解される。このようにオートファジーは非常にダイナミックな膜輸送過程を伴うことから、膜輸送の制御因子による緻密な制御が想定されるが、オートファジーを制御する膜輸送の制御因子の実体は未だ十分に解明されていない。近年、当研究室を含む幾つかの研究グループにより膜輸送の普遍的制御因子であるRabのオートファジーへの関与が報告されているが、その詳細な制御機構は未だほとんど明らかになっていない。最近、我々はオートファゴソーム上にOATL1（Rab33不活性化因子）を含む複数のRab不活性化因子がリクルートすることを初めて見出した。本研究課題では、これらのRab不活性化因子群の機能解析を通して、これまで謎に包まれていたRabによるオートファジー制御の分子基盤の解明を目指している。本年度は、オートファゴソームと共局在を示す二種類のRab不活性化因子（GAPCenA及びTBC1D2B）のオートファゴソームへのリクルート機構の解析に取り組み、TBC1D2BはOATL1と同様なLC3結合配列を持ち、その配列依存的にオートファゴソームにリクルートすることを見出した。一方、GAPCenAは特徴的なLC3結合配列を持たず、前者二つとは異なる機構でオートファゴソーム上にリクルートすることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の目的であるRab不活性化因子のオートファゴソームへのリクルートに必要な領域を絞り込み、GAPCenAとTBC1D2Bが異なる機構でオートファゴソームに局在することを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定通り研究計画を推進し、Rab不活性化因子のオートファジーにおける役割を明らかにする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本研究課題で雇用していた研究支援者１名が年度の途中で転出したため、約３ヶ月分の給与と当該研究支援者が使用する予定であった消耗品費などが未使用となった。
来年度は研究補助者２名を雇用し、研究の円滑なる遂行を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Rab27 effectors, pleiotropic regulators in secretory pathways. (2013)
  • Author(s): Fukuda, M.
  • Journal Title: Traffic Volume: 14 Pages: 949-963
  • DOI: 10.1111/tra.12083
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rabex-5 determines the neurite localization of its downstream Rab proteins in hippocampal neurons. (2013)
  • Author(s): Mori, Y. and Fukuda, M.
  • Journal Title: Commun. Integr. Biol. Volume: 6 Pages: e25433
  • DOI: 10.4161/cib.25433
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Syntaxin-3 is required for melanosomal localization of Tyrp1 in melanocytes. (2013)
  • Author(s): Yatsu, A., Ohbayashi, N., Tamura, K. and Fukuda, M.
  • Journal Title: J. Invest. Dermatol. Volume: 133 Pages: 2237-2246
  • DOI: 10.1038/jid.2013.156
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rab35 establishes the EHD1-association site by coordinating two distinct effectors during neurite outgrowth. (2013)
  • Author(s): Kobayashi, H. and Fukuda, M.
  • Journal Title: J. Cell Sci. Volume: 126 Pages: 2424-2435
  • DOI: 10.1242/jcs.117846
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Small GTPase Rab39A interacts with UACA and regulates the retinoic acid-induced neurite morphology of Neuro2A cells. (2013)
  • Author(s): Mori, Y., Matsui, T., Omote, D. and Fukuda, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 435 Pages: 113-119
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.04.051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MADD/DENN/Rab3GEP functions as a guanine nucleotide exchange factor for Rab27 during granule exocytosis of rat parotid acinar cells. (2013)
  • Author(s): Imai, A., Ishida, M., Fukuda, M., Nashida, T. and Shimomura, H.
  • Journal Title: Arch. Biochem. Biophys. Volume: 536 Pages: 31-37
  • DOI: 10.1016/j.abb.2013.05.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recruitment of the autophagic machinery to endosomes during infection is mediated by ubiquitin. (2013)
  • Author(s): Fujita, N., Morita, E., Itoh, T., Tanaka, A., Nakaoka, M., Osada, Y., Umemoto, T., Saitoh, T., Nakatogawa, H., Kobayashi, S., Haraguchi, T., Guan, J. L., Iwai, K., Tokunaga, F., Saito, K., Ishibashi, K., Akira, S., Fukuda, M., Noda, T. and Yoshimori, T.
  • Journal Title: J. Cell Biol. Volume: 203 Pages: 115-128
  • DOI: 10.1083/jcb.201304188
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] メンブレントラフィックにおける普遍的な制御因子Rabタンパク質 (2013)
  • Author(s): 大林典彦、福田光則
  • Journal Title: 領域融合レビュー Volume: 2 Pages: e006
  • DOI: 10.7875/leading.author.2.e006
  • Peer Reviewed
• [Presentation] リサイクリングエンドソームRabによる神経突起伸長・分化の制御メカニズム
  • Author(s): 福田光則
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会シンポジウム「細胞が持つリサイクルシステム研究の新展開」
  • Place of Presentation: 横浜
  • Invited
• [Presentation] メラノソームのロジスティクスを司る低分子量G蛋白質Rabの機能解析
  • Author(s): 福田光則
  • Organizer: 新学術領域研究「細胞内ロジスティクス」・シンポジウム
  • Place of Presentation: 淡路島
  • Invited
• [Remarks] 東北大学大学院生命科学研究科膜輸送機構解析分野
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/teacher/t_fukuda/