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Regulatory mechanism of autophagy-related binding reactions by liquid-liquid phase separation

Research Project

Project/Area Number 20K06567
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
Research InstitutionHokkaido University (2021-2022)
Microbial Chemistry Research Foundation (2020)

Principal Investigator

Fujioka Yuko  北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 准教授 (80399964)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsオートファジー / タンパク質 / 液-液相分離
Outline of Research at the Start

オートファジーの始動はプレオートファゴソーム構造体(PAS)が担う.ユビキチン様タンパク質Atg8は,酵素により脂質化された後オートファジーの膜伸長に直接関わる重要な分子である.オートファジーの始動においてAtg8はPASに移行するが,その意義についてはこれまでわかっていなかった.我々は最近,PASが液-液相分離状態の膜のないオルガネラ(液滴)であることを見出した.そこで,PASがAtg8の脂質化反応の場として機能するのではないかと考え検証することにした.

Outline of Final Research Achievements

PAS is responsible for initiating autophagy. The ubiquitin-like protein Atg8 is reversibly conjugated with phosphatidylethanolamine in an enzymatic reaction similar to the ubiquitin-binding system and is an important molecule directly involved in membrane elongation during autophagy. However, its precise role in autophagy has not yet been elucidated. By introducing a new perspective of liquid-liquid phase separation, this study revealed the mechanism of the actual regulation of the Atg8-conjugation reaction system in the cell.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では従来型の酵素学的研究のみ行われてきたオートファジー結合系に液-液相分離の概念を導入することで、これまでとは全く異なる視点からの研究が展開された。このような視点に基づいた研究は先進的であり、オートファジーのメカニズム解明に革新をもたらしたばかりでなく、今後は液-液相分離による細胞内反応制御という細胞生物学における新しい切り口の研究領域の創成にも貢献していくものと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 6 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Targeting the ATG5-ATG16L1 Protein-Protein Interaction with a Hydrocarbon-Stapled Peptide Derived from ATG16L1 for Autophagy Inhibition2022

    • Author(s)
      Cui Jin、Ogasawara Yuta、Kurata Ikuko、Matoba Kazuaki、Fujioka Yuko、Noda Nobuo N.、Shibasaki Masakatsu、Watanabe Takumi
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 144 Issue: 38 Pages: 17671-17679

    • DOI

      10.1021/jacs.2c07648

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biomolecular condensates in autophagy regulation.2021

    • Author(s)
      Fujioka Y, Noda NN
    • Journal Title

      Current Opinion in Cell Biology

      Volume: 69 Pages: 23-29

    • DOI

      10.1016/j.ceb.2020.12.011

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural and dynamics analysis of intrinsically disordered proteins by high-speed atomic force microscopy2020

    • Author(s)
      Kodera Noriyuki、Noshiro Daisuke、Dora Sujit K.、Mori Tetsuya、Habchi Johnny、Blocquel David、Gruet Antoine、Dosnon Marion、Salladini Edoardo、Bignon Christophe、Fujioka Yuko、Oda Takashi、Noda Nobuo N.、Sato Mamoru、Lotti Marina、Mizuguchi Mineyuki、Longhi Sonia、Ando Toshio
    • Journal Title

      Nature Nanotechnology

      Volume: 16 Issue: 2 Pages: 181-189

    • DOI

      10.1038/s41565-020-00798-9

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] オートファジーにおける相分離の機能、Roles of liquid-liquid phase separation in autophagy2022

    • Author(s)
      藤岡優子、野田展生
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Phase separation provides a reaction chamber for autophagy progression2022

    • Author(s)
      藤岡優子
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 液-液相分離によるオートファジーの始動機構2022

    • Author(s)
      藤岡優子、野田展生
    • Organizer
      第8回北海道大学部局横断シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] オートファジーにおける相分離の機能2022

    • Author(s)
      藤岡優子
    • Organizer
      第95回日本生化学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 液-液相分離によるオートファジーの始動機構2020

    • Author(s)
      藤岡優子
    • Organizer
      日本生体エネルギー研究会 第46回討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 相分離によるオートファジーの駆動原理2020

    • Author(s)
      藤岡優子
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Book] フロントランナー直伝 相分離解析プロトコール2022

    • Author(s)
      藤岡優子(加藤 昌人、白木 賢太郎、中川 真一 編)
    • Total Pages
      247
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758122597
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 実験医学 相分離 メカニズムと疾患 第3章「相分離で見直すオートファジー」2021

    • Author(s)
      藤岡優子、野田展生
    • Total Pages
      223
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103954
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 北海道大学遺伝子病制御研究所 生命分子機構分野HP

    • URL

      https://mechanism.igm.hokudai.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 微生物化学研究所HP

    • URL

      https://www.bikaken.or.jp/

    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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