Atd6L-Rab複合体による隔離膜形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19044003
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 福田 光則 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (50311361)
• 研究分担者: 伊藤 敬 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教 (50373270)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円); 2008年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2007年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
• キーワード: オートファジー / オートファゴソーム / 隔離膜 / Rab / Atg16L / 蛋白質分解 / LC3 / 膜輸送

研究概要

オートファジー(自食)は真核生物に普遍的に見られる生理現象で、ユビキチン/プロテアソーム経路とは異なるタイプのタンパク質分解経路として近年注目を集めている。オートファジーは、二重膜構造を持つ隔離膜が伸長し、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の形成)、ここにリソソームが融合することにより内容物が消化・分解される。オートファジーは非常にダイナミックな膜(小胞)輸送過程を伴うにも関わらず、隔離膜やオートファゴソームの膜の由来は全く分かっていない。そこで本研究課題では、真核生物に普遍的な膜輸送の制御因子である低分子量G蛋白質Rabに着目し、オートファゴソームの膜形成に関与するRabアイソフォームの同定を試みた。本年度は、NIH3T3細胞の細胞抽出液からGST pull-down法によりRab33Bが隔離膜の伸長に必須の役割を果たすAtg16LとGTP依存的に結合することを見いだした。興味深いことに、Atg16LのRab33B結合部位はAtg16Lの中央部分のcoiled-coil領域であり、この領域を細胞に過剰発現させるとオートファジーが強く阻害されることが明らかとなった(MOl. Biol. Cell(2008)19 : 2916-2925)。また、Rab33Bの活性化型固定化変異体の発現によりオートファジーが抑制されることも見いだした。この成果は、オートファジー制御因子(Atg)と膜輸送制御因子(Rab)が直接リンクする初めての事例であり(Autophagy(2008)4 : 824-826)、今後Atg16LのRabエフェクターとしての機能と、Atg16L-Rab33B複合体のオートファジーにおける役割をさらに検討していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] The Atg16L complex specifies the site of LC3 lipidation for membrane biogenesis in autophagy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujita, N., Itoh, T., Omori, H., Fukuda, M., Noda, T. & Yoshimori, T.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 19 ページ: 2092-2100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Golgi-resident small GTPase Rab33B interacts with Atg16L and modulates autophagosome formation (2008)
  • 著者名/発表者名: Itoh, T., Fujita, N., Kanno, E., Yamamoto, A., Yoshimori, T. & Fukuda, M.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 19 ページ: 2916-2925
  • NAID: 120001820942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct link between Atg protein and small GTPase Rab : Atgl6L functions as a potential Rab33 effector in mammals (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M. & Itoh, T.
  • 雑誌名: Autophagy 4 ページ: 824-826
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptotagmin VII splice variants α, β, and δ are expressed in pancreatic β-cells and regulate insulin exocytosis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Gauthier, B.R., Duhamel, D.L., Iezzi, M, Theander, S., Saltel, F., Fukuda, M., Wehrle-Haller, B. & Wollheim. C.B.
  • 雑誌名: FASEB J. 22 ページ: 194-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] JNK mediates Syt4 localization to mature secretory vesicles and enhances Ca^<2+>-evoked release. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mori, Y., Higuchi, M., Hirabayashi Y., Fukuda, M. & Gotoh, Y.
  • 雑誌名: EMBO J. 27 ページ: 76-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Confusion in the nomenclature of synaptotagmins V and IX: which is which? (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M. & Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: Calcium Binding Proteins 3 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptotagmin VII modulates the kinetics of dense-core vesicle exocytosis in PC12 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsuboi, T. & Fukuda, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 12 ページ: 511-519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Up-regulation of ras-GAP genes is reversed by a MEK inhibitor and doxorubicin in ν-Ki-ras transformed NIH/3T3 fibroblasts. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hashii, M., Fukuda M., Nomura, H., Ito, N., Takahashi, H., Hattori, S., Mikoshiba, K., Noda, M. & Higuchi, Y.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 356 ページ: 374-380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rab10, a target of the AS160 Rab GAP, is required for insulin-stimulated translocation of GLUT4 to the adipocyte plasma membrane. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sano, H., Eguez, L., Teruel, M.N., Fukuda, M., Chuang, T.D., Chavez, J.A., Lienhard, G.E. & McGraw, T.E.
  • 雑誌名: Cell Metab. 5 ページ: 293-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptotagmin (Syt) IX is an essential determinant for protein sorting to secretory granules in mast cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Haberman, Y., Ziv, I., Gorzalczany, Y., Hirschberg, K., Mittleman, L., Fukuda, M. & Sagi-Eisenberg, R.
  • 雑誌名: Blood 109 ページ: 3385-3392
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synaptotagmin I binds intestinal epithelial NHE3 and mediates cyclic AMP-and Ca^<2+>-induced endocytosis by recruitment of AP2 and clathrin. (2007)
  • 著者名/発表者名: Musch, M.W., Arvans, D.L., Walsh-Reitz, M.M., Uchiyama, K., Fukuda, M. & Chang, E.B.
  • 雑誌名: Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proteomic analysis of insulin secretory granules. (2007)
  • 著者名/発表者名: Brunner, Y., Coute, Y., Iezzi, M., Foti, M., Fukuda, M., Hochstrasser, D., Wollheim, C.B. & Sanchez, J.-C.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Proteomics 6 ページ: 1007-1017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cholesterol controls lipid endocytosis through rabll. (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, M., Murate, M., Fukuda, M., Sato, S.B., Ohta, A. & Kobayashi, T.
  • 雑誌名: Mol. Biol. Cell 18 ページ: 2667-2677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial segregation of degradation-and recycling-trafficking pathways in COS-1 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Misaki, R., Nakagawa, T., Fukuda, M., Taniguchi, N. & Taguchi, T.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 360 ページ: 580-585
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myosin Vb is required for trafficking of cystic fibrosis transmembrane conductance regulator in Rablla-specific apical recycling endosomes in polarized human airway epithelial cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Swiatecka-Urban, A., Talebian, L., Kanno, E., Moreau-Marquis, S., Coutermarsh, B., Hansen, K., et. al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 282 ページ: 23725-23736
  • 査読あり
• [雑誌論文] メラニン色素輸送の分子メカニズム (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 雑誌名: 太陽紫外線防御研究委員会学術報告 17 ページ: 45-49
• [雑誌論文] Rabファミリータンパク質による膜輸送制御の特異性と多様性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 雑誌名: 生化学 79 ページ: 1046-1051
  • NAID: 10019995765
• [学会発表] Role of small GTPase Rab27A and its effectors in regulated exocytosis. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 学会等名: The 1st International Conference of Tohoku Neuroscience GCOE "from Genes to Development and Behavior"
  • 発表場所: Zao
  • 年月日: 2008-01-23
• [学会発表] TBCドメインを含む新規Rab3A-GAPのスクリーニング (2007)
  • 著者名/発表者名: 石橋弘太郎、菅野栄子、伊藤敬、福田光則
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] 低分子量Gタンパク質Rab27Aによる膜輸送制御の分子基盤の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会三菱化学奨励賞授賞講演
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] Regulation of secretory vesicle exocytosis by Rab small GTPases. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M.
  • 学会等名: International Symposium on Membrane Traffic
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 2007-11-29
• [学会発表] Rab4 negatively regulates CFTR expression in the plasma membrane in human airway epithelial cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, M. & Swiatecka-Urban, A.
  • 学会等名: The 20th Annual North American Cystic Fibrosis Conference
  • 発表場所: Anaheim, USA
  • 年月日: 2007-10-05
• [学会発表] シナプトタグミン7による調節性分泌制御機構の可視化解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坪井貴司、福田光則
  • 学会等名: 第30回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] 低分子量Gタンパク質Rab27とエフェクター分子による分泌小胞輸送の制御機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 学会等名: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同大会・ミニシンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2007-05-28
• [学会発表] 肌や髪の毛が黒くなる仕組みーメラニン色素は動く! (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 学会等名: 東北大学大学院生命科学研究科春期講習会
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2007-04-21
• [図書] "Rab27による分泌小胞の輸送制御メカニズム", ブレインサイエンスレビュー2008 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福田光則
  • 出版者: 財団法人 ブレインサイエンス振興財団
• [備考]
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/teacher/neuro/t_fukuda.html