哺乳類細胞を用いたオートファゴソーム形成機構の解析

• 研究課題/領域番号: 21677002
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 水島 昇 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (10353434)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 46,280千円 (直接経費: 35,600千円、間接経費: 10,680千円); 2011年度: 29,120千円 (直接経費: 22,400千円、間接経費: 6,720千円); 2010年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2009年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: オートファジー / オートファゴソーム / 小胞体 / PI3キナーゼ / ULK1 / At14 / Atg2 / p62 / Atg14

研究概要

これまでに哺乳類オートファゴソーム形成に関わるAtg因子を多数同定してきた。そこで、本年度はそれらを5つのモジュールに分類してその遺伝学的階層構造を決定した。その結果、ULK1-Atg13-FIP200-Atg101複合体が小胞体の一部にまず局在化し、それに依存してクラスIIIPI3キナーゼ複合体であるAtg14-Beclin 1-Vps34-Vps15がリクルートされることが判明した。その下流では、PI3Pのエフェクターと考えられるDFCP1、WIPI-1、さらに膜伸長因子であると考えられるAtg12-Atg5-Atg16L複合体とLC3-PEがリクルートされる。さらに小胞体膜タンパク質であるVMP1の解析結果を踏まえて、オートファゴソーム形成部位は小胞体の微小ドメインであることを提唱した。
さらにこれらの関連をもとにして、オートファジーの選択的基質であるp62がどのステップでオートファジー関連構造体にリクルートされるかを検討した。従来はp62がオートファゴソーム膜のLC3と直接結合することがその認識機構であると考えられてきたが、今回の解析からp62はLC3を含むほとんどのAtg因子に非依存的にオートファゴソーム形成部位に集積しうることが明らかとなった。さらに哺乳類Atg9もこの部位に一過的に集積することを見いだした。各因子の変異細胞の電子顕微鏡解析を含めながら、オートファゴソーム形成部位の超微形態学的・生化学的解析を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] p62 targeting to the autophagosome formation site requires self-oligomerization but not LC3 binding. (2011)
  • 著者名/発表者名: Itakura, E
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 巻: 192 ページ: 17-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] オートファジーの分子機構と生理機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 貝塚剛志
  • 雑誌名: 血液内科 巻: 62 ページ: 127-134
• [雑誌論文] Characterization of autophagosome formation site by a hierarchical analysis of mammalian Atg proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Itakura, E.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 6 ページ: 764-776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ttil and Tel2 are critical factors in mammalian target of rapamycin complex assembly. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaizuka, T
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 20109-20116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynein- and activity-dependent retrograde transport of autophagosomes in neuronal axons. (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsumata, K.
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 6 ページ: 378-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] A comprehensive glossary of autophagy-related molecules and processes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Klionsky, D.J.
  • 雑誌名: Autophagy. 巻: 6 ページ: 438-448
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methods in mammalian autophagy research. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizushima, N.
  • 雑誌名: Cell 巻: 140 ページ: 313-326
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of the Atg1/ULK1 complex in autophagy regulation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Mizushima, N.
  • 雑誌名: Curr Opin Cell Biol. 巻: 22 ページ: 132-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] オートファゴソーム形成に関わるリン脂質 (2010)
  • 著者名/発表者名: 板倉英祐
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 28 ページ: 3279-3284
• [雑誌論文] Dynein- and activity-dependent retrograde transport of autophagosomes in neuronal axons. (2010)
  • 著者名/発表者名: Katsumata, K.
  • 雑誌名: Autophagy 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagyの分子機構とその生物学的意義 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渡邉(浅野)貴子
  • 雑誌名: Diabetes Frontier 21 ページ: 36-40
• [雑誌論文] Atg101, a novel mammalian autophagy protein interacting with Atg13. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, N.
  • 雑誌名: Autophagy 5 ページ: 973-979
  • 査読あり
• [雑誌論文] A receptor for eating mitochondria. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara, N
  • 雑誌名: Dev.Cell 17 ページ: 1-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atg14 and UVRAG : Mutually exclusive subunits of mammalian Beclin 1-PI3K complexes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Itakura, E.
  • 雑誌名: Autophagy 5 ページ: 534-536
  • 査読あり
• [雑誌論文] オートファジーを駆動するシグナリング
  • 著者名/発表者名: 貝塚剛志
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 印刷中
• [学会発表] Hierarchical Relationships among Mammalian Atg Proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: Noboru Mizushima
  • 学会等名: Keystone symposium on Autophagy
  • 発表場所: Whistler, Canada
• [学会発表] どんどん入れ替わっている私達の体 ～新鮮さを保つ秘密～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 水島昇
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会>・市民公開講座「広がる生命科学の世界-体作りから病気の克服まで-」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-11
• [学会発表] Keima, a lysosomal proteases-resistant and pH-sensitive GFP-like protein, enables the visualization of autophagy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Katayama
  • 学会等名: 第62回日本細胞生物学会年会
  • 発表場所: Osaka
• [学会発表] Mammalian autophagosome formation sites and autophagy proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Itakura
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: Sapporo
• [学会発表] Mammalian Atg2s associate with autophagic isolation membrane and lipid droplet, and are essential for autophagosome formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Anoopkumar Gopi Velikkakath
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会)
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Recruitment of p62 to the autophagosome formation site is dependent on self-oligomerization but not on interaction with LC3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Eisuke Itakura
  • 学会等名: BMB2010(第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会>
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] p62 recruitment to autophagosomes (2010)
  • 著者名/発表者名: Noboru Mizushima
  • 学会等名: NCI Workshop on Autophagy in Cancer Initiation and Progression
  • 発表場所: Bethesda, USA
• [学会発表] Molecular mechanism of autophagy induction and autophagosome formation in mammalian cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Noboru Mizushima
  • 学会等名: The EMBO Conference on Autophagy : Cell Biology, Physiology and Pathology
  • 発表場所: Monte Verita, Switzerland
  • 年月日: 2009-10-19
• [学会発表] Molecular mechanism of autophagy regulation (2009)
  • 著者名/発表者名: Noboru Mizushima
  • 学会等名: The 4th International Congress on Stress Responses in Biology and Medicine
  • 発表場所: Sapporo
• [学会発表] 哺乳類オートファジータンパク質の階層構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板倉英祐
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 哺乳類ULK1-Atg13-FIP200複合体の新たな構成因子Atg101の発見 (2009)
  • 著者名/発表者名: 細川奈生
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
• [備考]
  • URL: http://www.tmd.ae.jp/med/phy2/phy2-J.html
• [備考]