オートファゴソーム形成過程における小胞体との分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K06152
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 濱崎 万穂 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (30455216)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: オートファジー / 小胞体 / 膜動態 / ミトコンドリア / 分解 / 膜

研究開始時の研究の概要

他のオルガネラと異なるオートファゴソームは、必要に応じて形成されるオルガネラである。それゆえ、細胞生物学的に大きな謎の一つである、オルガネラの起源に迫る解析が可能となる。オートファジーを誘導させた時に、オートファゴソームの形成がどのように行われるのか、最新のイメージング技術を駆使し、詳細な観察を積み重ねることで膜の形成機構の分子機構を明らかにしていく。

研究実績の概要

オートファジーは、飢餓時のエネルギー源確保による生存維持や細胞内浄化による発がん、神経変性疾患、炎症性疾患、感染症、生活習慣病等の疾患発症の抑制など多岐に亘る重要な役割を担い、近年大きく注目を集めている細胞内大規模分解系である。オートファジーが誘導されると、細胞質で膜オルガネラであるオートファゴソーム(AP)が新規に形成される。APは、細胞内のオルガネラであるにも関わらず他のオルガネラと異なり既存で存在しない。我々は、細胞生物学の大きな謎であったAP膜の形成場が小胞体・ミトコンドリア接触部位であると同定した（Nature 2013）。AP膜形成は複雑でダイナミックな過程であるが、最も重要な形成初期の実態がこれで明らかになることが期待される。なぜ、小胞体・ミトコンドリア接触部位で形成されるのか、小胞体との関係は我々だけではなく世界中でも報告があるためどのように形成に関わるのか、詳細を明らかにしたい。本研究では、最新のイメージング法、プロテオミクス、生化学を駆使してAP膜形成の初期過程の形成機構の解明を目指す。今年度はプロテオミクスで採れた候補因子の解析を報告するために論文投稿した。

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

nature姉妹誌に論文投稿し、レフリーまで回ったが、コロナの影響で返事がくるまで４ヶ月かかった上に、再度投稿しても更なる時間がかかると判断し別雑誌へpresubmissionを行なった。ULKへの影響がどのように下流に影響をしているのかのメカニズムが足りないと指摘があったのでそこの補填をし、投稿予定である。

今後の研究の推進方策

論文化すること。
プロテオミクスでとれている他の候補も進めるのと同時に、AP形成初期過程がER/mitchondria接触部位で行われるため、そこでどのように膜が新規にできてくるか画像解析を行うために試行錯誤する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Monitoring and assessment of lysosomal membrane damage in cultured cells using the high-content imager (2023)
  • 著者名/発表者名: Tabata K, Saeki M, Yoshimori T, Hamasaki M
  • 雑誌名: Star Protocol 巻: 4(2) 号: 2 ページ: 102236-102236
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2023.102236
• [雑誌論文] The P4-ATPase Drs2 interacts with and stabilizes the multisubunit tethering complex TRAPPIII in yeast (2023)
  • 著者名/発表者名: Irene Pazos, Marta, Laura Betancur, Jorge Cordero, Nereida Jim, Marc Abella, Altair C Hern, Ana G Duran, Emi Adachi-Fern, Carla Belmonte-Mateos, Susana Sabido-Bozo, Akiko Nezu, Baldomero Oliva, Julien Colombelli, Todd R Graham, Tamotsu Yoshimor, Manuel Munis, Maho Hamasaki, Oriol Gallego
  • 雑誌名: EMBO report 巻: 24(5) 号: 5
  • DOI: 10.15252/embr.202256134
• [雑誌論文] The mechanisms and roles of selective autophagy in mammals (2023)
  • 著者名/発表者名: Jose Norberto S Vargas, Maho Hamasaki, Tsuyoshi Kawabata, Richard J Youle, Tamotsu Yoshimori
  • 雑誌名: Nature Review Molecular Cell Biology 巻: 24(3) 号: 3 ページ: 167-185
  • DOI: 10.1038/s41580-022-00542-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] How cells recognize and remove the perforated lysosome (2022)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Tabata, Marika Saeki, Tamotsu Yoshimori, Maho Hamasaki
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 11 号: 6 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1080/15548627.2022.2138686
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of CUL4A-DDB1-WDFY1 as an E3 ubiquitin ligase complex involved in initiation of lysophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Teranishi, Keisuke Tabata, Marika Saeki, Tetsuo Umemoto, Tomohisa Hatta, Takanobu Otomo, Kentaro Yamamoto, Toru Natsume, Tamotsu Yoshimori, Maho Hamasaki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 40(11) 号: 11 ページ: 111349-111349
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111349
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Degradation of the NOTCH intracellular domain by elevated autophagy in osteoblasts promotes osteoblast differentiation and alleviates osteoporosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Gota、Kawabata Tsuyoshi、Takamatsu Hyota、Saita Shotaro、Nakamura Shuhei、Nishikawa Keizo、Fujiwara Mari、Enokidani Yusuke、Yamamuro Tadashi、Tabata Keisuke、Hamasaki Maho、Ishii Masaru、Kumanogoh Atsushi、Yoshimori Tamotsu
  • 雑誌名: Autophagy 巻: - 号: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1080/15548627.2021.2017587
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Loss of RUBCN/rubicon in adipocytes mediates the upregulation of autophagy to promote the fasting response (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamuro Tadashi、Nakamura Shuhei、Yanagawa Kyosuke、Tokumura Ayaka、Kawabata Tsuyoshi、Fukuhara Atsunori、Teranishi Hirofumi、Hamasaki Maho、Shimomura Iichiro、Yoshimori Tamotsu
  • 雑誌名: Autophagy 巻: - 号: 11 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1080/15548627.2022.2047341
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] THOC4 regulates energy homeostasis by stabilizing TFEB mRNA during prolonged starvation (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujita T, Kubo S, Shioda T, Tokumura A, Minami S, Tsuchiya M, Ogawa H, Hamasaki M, Yu L, Isaka Y, Yoshimori T, and Nakamura S
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 134 号: 6 ページ: 248203-248203
  • DOI: 10.1242/jcs.248203
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rubicon prevents autophagic degradation of GATA4 to promote Sertoli cell function (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamuro Tadashi et al.,
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 17 号: 8 ページ: e1009688-e1009688
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009688
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Palmitoylation of ULK1 by ZDHHC13 is required for the initiation of autophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Maho Hamasaki
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Palmitoylation of ULK1 by ZDHHC13 is required for the initiation of autophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Maho Hamasaki
  • 学会等名: International Symposium on Autophagy
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of E3 ligase functions in recognizing damaged lysosomes cleared by autophagy (2022)
  • 著者名/発表者名: Maho Hamasaki
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Clearance of damaged organelle by autophagy (2021)
  • 著者名/発表者名: Maho Hamasaki
  • 学会等名: IUPAB
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 小胞体ーミトコンドリア接触部位におけるオートファゴソーム形成 (2021)
  • 著者名/発表者名: Maho Hamasaki
  • 学会等名: 第４３回神経組織培養研究会
  • 招待講演
• [学会・シンポジウム開催] 日本分子生物学会 (2022)
• [学会・シンポジウム開催] International Symposium on Autophagy (2022)