| 研究課題/領域番号 |
21K15045
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分43030:機能生物化学関連
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| 研究機関 | 公益財団法人微生物化学研究会 |
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研究代表者 |
丸山 達朗 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 上級研究員 (60795855)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | オートファジー / リパーゼ / 構造生物学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
オートファジーにおいて、細胞質成分を包み込んだオートファゴソームは液胞（リソソーム）と融合し、その内包物は分解されて再利用される。これまでに、オートファゴソーム膜の分解を担う液胞内加水分解酵素として、リパーゼAtg15が同定されている。しかしながら、Atg15がどのようにして液胞膜を分解せずにオートファゴソーム膜を選択的に分解するのかは未だ不明である。そこで本研究は、Atg15の構造情報を取得し、酵素活性に必須な構造領域や補因子を同定することによって、Atg15によるオートファゴソーム膜の分解機構を解明することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
細胞質成分を包み込んだ脂質二重膜から成るオートファゴソームは液胞（リソソーム）と融合し、その内膜と内包物が液胞内酵素によって加水分解される。Atg15は液胞内に存在する脂質分解酵素(リパーゼ)であり、オートファゴソーム膜の分解を担うと考えられている。しかしながら、Atg15が液胞膜には作用せず、オートファゴソーム膜に対して選択的に作用するメカニズムは不明である。Atg15の膜選択的なリパーゼ活性を理解するためには、リパーゼ骨格に付随した機能的な構造領域を明らかにし、構成要素を柔軟に変更できる試験管内再構成実験にて機能解析を推進することが有効である。そこで本研究は、構造生物学的解析および試験管内再構成実験を行い、Atg15の機能発現機構を解明することを目的とした。
本年度は、高精度立体構造予測を参考にして、出芽酵母由来Atg15の発現領域を検討した。構造予測によって、Atg15は脂質分解活性を有するリパーゼドメインに加えて、複数の構造領域が存在することが分かった。さらに、脂質膜結合を担うと予想される芳香族アミノ酸に富んだループ領域も存在することが分かった。これらの構造領域を保持したコンストラクトを複数作成し、発現および精製を検討した。調製したサンプルは、ゲルろ過クロマトグラフィーにて性状を解析した。また、調製したサンプルを巨大単層膜リポソームに添加して、膜動態の経時的変化を共焦点顕微鏡にて観察し、脂質膜への作用を解析した。
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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
蛍光標識を施したサンプルの調製に難航しているが、インタクトなサンプルを用いて巨大単層膜リポソームへの作用解析に着手した。蛍光標識サンプルは、膜局在の可視化や膜結合の定量化に必要であるため、引き続き検討を進める。高精度立体構造予測に基づいて、コンストラクトを効率良くデザインすることができ、機能的な構造領域を試験管内再構成実験にて検証していく素地が整ってきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
構造生物学的解析および試験管内再構成実験を推進するとともに、各種変異体をデザインし、出芽酵母にそれら変異体を発現させたときの表現型を解析することで、Atg15の機能発現機構を明らかにする。
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