生細胞観察に基づいた哺乳動物オートファジーの膜動態の解析

• Project/Area Number: 15770133
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research (2004); Okazaki National Research Institutes (2003)
• Principal Investigator: 水島 昇 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (10353434)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: オートファジー / Atg / オートファゴソーム / マウス / 脂肪滴 / 新生児 / Atgホモログ / PI3キナーゼ

Research Abstract

1.哺乳類Atgホモログの単離と解析
これまでオートファゴソーム膜に局在することを見いだしていたLC3(酵母Atg8ホモログ)の相同分子GATE-16とGABARAPについてその局在を検討したところ、いずれもがLC3同様にオートファゴソーム膜に局在することを見いだした。これらはC末端のホスファチジルエタノールアミン修飾に依存していることも見いだした。
また新規の哺乳類Atgホモログとして単離した、ヒトAtg18ホモログについて解析を進めたところ、Atg18-3はオートファジー隔離膜に結合すること、Atg18-4はヒトAtg2と結合することを見いだした。さらにAtg2は脂肪滴に局在するという非常にユニークなパターンを示すことを見いだした。この脂肪滴への局在にはC末端側の150アミノ酸が重要であることを示した。今後Atg2とAtg18ホモログを中心として初期オートファゴソーム形成に焦点をあてて解析を進める。
2.マウス個体内でのオートファジーの可視化
GFP-LC3マウスを用いた解析から、絶食時にオートファジーが誘導されることを見いだしている。次いで、胎生期から新生時期の解析を行ったところ、胎生期のオートファジーは非常に低いことが判明した。しかし、出生直後に全身の組織で非常に活発なオートファジーが誘導されることを確認した。これは自然分娩ではすでに出生時に、帝王切開でも1時間以内という素早い誘導で、生後3-6時間にはピークとなる。その後漸減し、出生翌日には非常に低いベースラインにもどる。特に盛んな臓器は、心、横隔膜、肺胞上皮、真皮であり、これはアダルトマウスの飢餓とはやや傾向が異なる。このことから、新生時期には非常にユニークな飢餓にさらされていることが推測された。

Research Products

• [Journal Article] The dynamics of autophagy visualised in live cells : from autophagosome formation to fusion with endo/lysosomes (2005)
  • Author(s): Bampton, E.T.W., Goemans, G., Niranjan, D., Mizushima, N., Tolkovsky, A.M.
  • Journal Title: Autophagy (in press)
• [Journal Article] Role of autophagy during the early neonatal starvation period (2004)
  • Author(s): Kuma, A., Hatano, M., Matsui, M., Yamamoto, A., Nakaya, H., Yoshimori, T., Ohsumi, Y., Tokuhisa, T., Mizushima, N
  • Journal Title: Nature 432 Pages: 1032-1036
• [Journal Article] Alfy, a novel FYVE domain-containing protein associated with protein granules and autophagic membranes (2004)
  • Author(s): Birkeland, H., Simonsen, A., Gillooly, D.J., Mizushima, N., Kuma, A., Yoshimori, T., Slagsvold, T., Brech, A., Stenmark, H
  • Journal Title: J Cell Sci. 117 Pages: 4239-4251
• [Journal Article] LC3, GABARAP and GATE16 localize to autophagosomal membrane depending on form-II formation. (2004)
  • Author(s): Kabeya Y, Mizuhima N, Yamamoto A, Oshitani-Okamoto S, Ohsumi Y, Yoshimoroi T.
  • Journal Title: J Cell Sci. 117 Pages: 2805-2812
• [Journal Article] Methods for monitoring autophagy (2004)
  • Author(s): Mizushima, N.
  • Journal Title: Int.J.Biochem.Cell Biol 36 Pages: 2491-2502
• [Journal Article] 自食の瞬間:オートファゴソーム形成の可視化 (2004)
  • Author(s): 水島昇
  • Journal Title: 実験医学 22 Pages: 1010-1011
• [Publications] Mizushima N, Yamamoto A, Matsui M, Yoshimori T, Ohsumi Y.: "In vivo analysis of autophagy in response to nutrient starvation using transgenic mice expressing a fluorescent autophagosome marker"Molecular Biology of the Cell. 15. 1101-1111 (2004)
• [Publications] Kabeya Y, Mizushima N, Yamamoto A, Oshitani-Okamoto S, Ohsumi Y, Yoshimori T.: "LC3,GABARAP and GATE16 localize to autophagosomal membrane depending on form-II formation."Jouranl of Cell Science. (In press). (2004)
• [Publications] Qu X, Yu J, Bhagat G, Furuya N, Hibshoosh H, Troxel A, Rosen J, Eskelinen EL, Mizushima N, Ohsumi Y, Cattoretti G, Levine B: "Promotion of tumorigenesis by heterozygous disruption of the beclin 1 autophagy gene"Journal of Clinical Investigation. 112. 1809-1820 (2003)
• [Publications] Mizushima N: "Methods for monitoring autophagy"International Journal of Biochemistry and Cell Biology. (In press). (2004)
• [Publications] 久万亜紀子, 水島昇: "生細胞におけるオートファゴソーム形成の可視化"生体と科学. 54. 501-506 (2003)
• [Publications] 水島 昇: "動物細胞および個体におけるオートファジー"実験医学. 22. 261-267 (2004)