研究領域 | マルチモードオートファジー:多彩な経路と選択性が織り成す自己分解系の理解 |
研究課題/領域番号 |
19H05706
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研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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配分区分 | 補助金 |
審査区分 |
生物系
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研究機関 | 順天堂大学 |
研究代表者 |
小松 雅明 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (90356254)
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研究分担者 |
和栗 聡 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (30244908)
杉浦 悠毅 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (30590202)
李 賢哲 順天堂大学, 医学部, 助教 (30758321)
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研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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配分額 *注記 |
255,580千円 (直接経費: 196,600千円、間接経費: 58,980千円)
2023年度: 58,890千円 (直接経費: 45,300千円、間接経費: 13,590千円)
2022年度: 57,330千円 (直接経費: 44,100千円、間接経費: 13,230千円)
2021年度: 56,030千円 (直接経費: 43,100千円、間接経費: 12,930千円)
2020年度: 55,640千円 (直接経費: 42,800千円、間接経費: 12,840千円)
2019年度: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円)
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キーワード | オートファジー / マクロオートファジー / 選択的オートファジー / 液ー液相分離 / p62 / NBR1 / Vault / マルチモードオートファジー / UFM1システム / 液―液相分離 / KEAP1 / ユビキチン / 液-液相分離 / NCoR1 |
研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、選択的マクロオートファジーの普遍的な分子機構に迫る。さらに、オートファジー欠損マウスや選択的オートファジー阻害マウスにおける基質タンパク質群の変動、その結果として起こる細胞生理機能の変化を検証し、個体における選択的マクロオートファジーの生理機能の解明を目指す。
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研究実績の概要 |
オートファジーの対象となるミスフォールドや変性したタンパク質は、ユビキチン化されp62と結合、液―液相分離(LLPS)によって液滴となる。この液滴は、さらに分解性のタンパク質ゲルへと相転移し、オートファジーにより分解される。 オートファジー選択的基質p62液滴・ゲルの精製方法を確立し、精製p62液滴・ゲルの相対定量プロテオミクス分析によりp62液滴・ゲルに高度に濃縮されるタンパク質群を同定した。さらに、コントロールと選択的オートファジー不能遺伝子改変マウス組織の相対定量プロテオミクス分析により選択的オートファジー不能遺伝子改変マウス組織に蓄積するタンパク質群を同定した。両者のプロテオームの統合的解析により、p62液滴・ゲルに局在し、オートファジーにより分解される超分子複合体vaultを見出した。オートファジーの薬理学的および遺伝学的阻害によりvaultが蓄積することを確認した。さらに、vaultのp62液滴・ゲル局在化は、選択的オートファジーレセプタータンパク質NBR1依存的であることを見出した。このp62液滴介在性選択的オートファジーをvault-phagyと名付けた。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
世界初の選択的オートファジー特異的阻害マウスの作製、そして革新的p62液滴・ゲル精製方法の確立、それら開発ツール・メソッドによる新規オートファジー経路を発見した。今後も新規基質の同定や新しい選択的オートファジー経路の生理機能の知見が得られることが期待される。
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今後の研究の推進方策 |
(1)相分離依存的な選択的オートファジー基質の網羅的探索 熱、浸透圧、pH、栄養飢餓など様々なストレス下にある細胞からp62液滴・ゲルを精製するとともに、HyD-LIR(TP)-Venusを発現させた細胞(選択的オートファジー阻害細胞)にも同様に様々なストレスを与え、細胞抽出液を調製する。これら精製p62液滴・ゲルや細胞抽出液の統合的プロテオミクス解析により様々な環境ストレス下におけるp62相分離依存性オートファジー分解基質の同定を目指す。 (2)相分離依存性選択的オートファジーの分子メカニズム (1)より同定されたp62相分離依存性選択的オートファジー基質候補群の二次スクリーニングを革新的タンパク質構造計算ツールAlphafold2-Multimer(Jumper et al., Nature, 596, 583-589, 2021)を駆使して行う。選択的オートファジーには基質とLC3やGABARAPをはじめとしたオートファジー関連タンパク質(ATGタンパク質)を繋ぐ受容体が必要であり、主要な受容体としてp62, NBR1, NDP52, OPTN, TAX1BP1が知られている(Lazarou et al. Nature, 524, 309-314, 2015)。基質候補群とp62, NBR1, NDP52, OPTN, TAX1BP1との複合体形成をAlphafold2-Multimer により予測する。複合体形成が予測された場合、生化学、分子細胞生物学的解析により相互作用、細胞内局在解析を進めるとともに、薬理学・遺伝学解析による基質群の細胞および個体レベルにおけるオートファジー分解を調べる。
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