液胞が制御する核内染色体・核小体の再配置と核分解オートファジーとの連動機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21H02475
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44010:細胞生物学関連
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 丑丸 敬史 静岡大学, 理学部, 教授 (50262788)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
• キーワード: オートファジー / ヌクレオファジー / TORC1 / 核小体 / 栄養源飢餓 / rDNA / ラパマイシン / ミクロオートファジー / ミクロヌクレオファジー / ESCRT

研究開始時の研究の概要

細胞が栄養源飢餓に陥ると、核が液胞（リソソーム）に接している部分NVJで陥没しヌクレオファジー（核を分解するオートファジー）により核小体タンパク質が分解される。その一方で、核小体内部にあるrDNA (rRNA遺伝子)領域を含め染色体は分解されない。研究代表者は、核小体タンパク質がNVJ部位に近づく一方で、rDNAはNVJから遠ざかることを見出した。本研究ではこの機構の解明を行う。

研究成果の概要

（１）ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ複合体IIとCdc14フォスファターゼがそれぞれESCRT-0のリクルートとミクロオートファジーを促進、および抑制することを見出した。（２）ミクロヌクレオファジーに必要な因子として、Cdc14フォスファターゼ、トポイソメラーゼII（Topo II）、Hmo1等を同定してその作用機序を解析した。（３）細胞周期、および液胞の分裂状態がミクロオートファジー、ミクロヌクレオファジーに与える影響を解析、評価した。これらのうち、一部はすでに論文として報告し、一部は現在、論文作成中であり、残りも鋭意解析を進め論文として報告する予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マクロオートファジーに比べて、研究が遅れているミクロオートファジーの解析が本研究から明らかになってきた。さらに、ミクロオートファジーの中でも核を分解するミクロヌクレオファジーの分野で、当研究室は先導的な研究成果を発表している。特に、食われる側の核の内部での生理現象（染色体の動き）がミクロヌクレオファジーと連動する現象のより詳細な解析が本研究によりなされた。
神経細胞のような核膜崩壊が起こらない静止期細胞は核内に毒性をもつ変性タンパク質が蓄積しやすく、その機構とこれが関連するアルツハイマー病のような神経変性疾患の解明に役立つことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Vacuolar fragmentation promotes fluxes of microautophagy and micronucleophagy but not of macroautophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuneyuki Takuma and Takashi Ushimaru
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 614 ページ: 161-168
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.05.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] nterphase chromosome condensation in nutrient-starved conditions requires Cdc14 and Hmo1, but not condensin, in yeast (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuri Takeichi, Tsuneyuki Takuma, Kotaro Ohara, Most Naoshia Tasnin, and Takashi Ushimaru
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 611 ページ: 46-52
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.04.078
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PI3 kinase complex II-PI3P-Vps27 axis on vacuolar membranes is critical for microautophagy induction and nutrient stress adaptation (2022)
  • 著者名/発表者名: Most Naoshia Tasnin, Kisara Ito, Haruko Katsuta, Tsuneyuki Takuma, Tasnuva Sharmin, and Takashi Ushimaru
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 434 号: 2 ページ: 167360-167360
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2021.167360
  • 査読あり
• [雑誌論文] TORC1 inactivation promotes APC/C-dependent mitotic slippage in yeast and human cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Yamada, Aya Morooka, Seira Miyazaki, Masayoshi Nagai, Satoru Mase, Kenji Iemura, Most Naoshia Tasnin, Tsuneyuki Takuma, Shotaro Nakamura, Shamsul Morshed, Naoki Koike, Md. Golam Mostofa, Muhammad Arifur Rahman, Tasnuva Sharmin, Haruko Katsuta, Kotaro Ohara, Kozo Tanaka, and Takashi Ushimaru
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 2 ページ: 103675-103675
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.103675
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cdc14 phosphatase downmodulates ESCRT-0 complex formation on vacuolar membranes and microautophagy after TORC1 inactivation (2021)
  • 著者名/発表者名: Tasnuva Sharmin, Shamsul Morshed, Most Naoshia Tasnin, Tsuneyuki Takuma, and Takashi Ushimaru
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 561 ページ: 158-164
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.05.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sorting nexin Mdm1/SNX14 regulates nucleolar dynamics at the NVJ after TORC1 inactivation (2021)
  • 著者名/発表者名: Sharmin Tasnuva、Takuma Tsuneyuki、Morshed Shamsul、Ushimaru Takashi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 552 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.03.033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The vacuole controls nucleolar dynamics and micronucleophagy via the NVJ (2021)
  • 著者名/発表者名: Tasnin Most Naoshia、Takuma Tsuneyuki、Sharmin Tasnuva、Morshed Shamsul、Ushimaru Takashi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 550 ページ: 158-165
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.02.141
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ミクロヌクレオファジーと核小体リモデリングの制御機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 丑丸敬史、Most Naoshia Tasnin、宅間恒行、Md Imran Nur Manik
  • 学会等名: 第15 回 オートファジー研究会
• [学会発表] 出芽酵母タンパク質毒性ストレス下に対するPP2Aフォスファターゼの応答の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 東寛人、中村翔太郎、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
• [学会発表] タンパク質毒性ストレス下におけるTORC1局在変化の分子機構の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 髙橋佑嘉、大矢天音、秋月亮磨、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
• [学会発表] ミクロヌクレオファジーにおける脂質輸送タンパク質Vps13の役割の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 宅間恒行、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
• [学会発表] 変性タンパク質集積におけるTORC1とPP2Aの役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 丑丸敬史、東寛人、髙橋佑嘉
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
• [学会発表] Osh1 is involved in micronucleophagy and nucleolar remodeling (2023)
  • 著者名/発表者名: Md Imran Nur Manik, Takashi Ushimaru
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第56回研究報告会
• [学会発表] TORC1はタンパク質凝集体を制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 丑丸 敬史
  • 学会等名: 第45回 日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] A new factor involved in micronucleophagy and nucleolar remodeling in budding yeast (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ushimaru
  • 学会等名: 10th International Symposium on Autophagy
  • 国際学会
• [学会発表] Impacts of vacuolar fragmentation on autophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuneyuki Takuma and Takashi Ushimaru
  • 学会等名: 10th International Symposium on Autophagy
  • 国際学会
• [学会発表] 出芽酵母TORC1のタンパク質毒性ストレスに応答してその局在を変化させる (2022)
  • 著者名/発表者名: 丑丸敬史、髙橋佑嘉、大矢天音、秋月亮磨
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] DNAダメージによるTORC1の局在変化と複合体解体の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 保森浩太朗、勝田晴子、尾崎稜太、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] タンパク質毒性ストレス下におけるTORC1局在変化の分子機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 髙橋佑嘉、大矢天音、秋月亮磨、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] 出芽酵母タンパク質毒性ストレス下に対するPP2Aフォスファターゼの応答の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中村翔太郎、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] 液胞の断片化はミクロヌクレオファジー活性を促進する (2022)
  • 著者名/発表者名: 宅間恒行、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] SUNタンパク質Mps3はTORC1不活性化後の核小体リモデリングを制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 市川理穂、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] Nuclear and vacuolar ESCRT collaboratively execute micronucleophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Most Naoshia Tasnin, Tsuneyuki Takuma, Takashi Ushimaru
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第55回研究報告会
• [学会発表] ストレスセンサーとしてのTORC1の機能の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丑丸 敬史、秋月亮磨、大矢天音
  • 学会等名: 第44回 日本分子生物学会年会 (パシフィコ横浜)
  • 招待講演
• [学会発表] NVJが制御する核小体局在移動とミクロヌクレオファジー (2021)
  • 著者名/発表者名: 丑丸 敬史、Most Naoshia Tasnin、Tasnuva Sharmin、Md. Golam Mostofa
  • 学会等名: 第73回日本細胞生物学会大会（京都みやこめっせ）
  • 招待講演
• [学会発表] 飢餓下の出芽酵母における複数のNVJが核小体リモデリングに及ぼす影響の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宅間恒行、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会（Web開催）
• [学会発表] DNAダメージは出芽酵母TORC1の複合体解体を伴う局在変化をもたらす (2021)
  • 著者名/発表者名: 勝田晴子、尾崎稜太、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会（Web開催）
• [学会発表] タンパク質毒性ストレス下におけるTORC1の局在移動と活性低下機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大矢天音、秋月亮磨、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会（Web開催）
• [学会発表] 出芽酵母M期における飢餓誘導性rDNA凝縮の分析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大原公太郎、武市有莉、丑丸敬史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会（Web開催）