新生鎖のN末端アセチル化を介したミトコンドリアの恒常性制御

• 研究領域: 新生鎖の生物学
• 研究課題/領域番号: 15H01536
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岡本 浩二 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (40455217)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
• キーワード: ミトコンドリア / タンパク質N末端アセチル化 / 翻訳後修飾 / タンパク質分解 / 出芽酵母 / NatA / 翻訳共役修飾

研究実績の概要

N末端アセチル化は翻訳途上の新生ポリペプチド鎖（新生鎖）を基質としており、生物種を超えて保存された基本的な機構である。ヒトでは全タンパク質の80%以上がN末端アセチル化を受けており、汎用性の高い修飾反応であるが、その生理的意義は未だ多くの謎に包まれている。これまでの研究で、出芽酵母のN末端アセチル化酵素NatAの欠失変異体において、選択的ミトコンドリア分解「マイトファジー」が強く抑制されていることを見出した。本研究の目的は、NatAやその基質タンパク質がいつ・どこで・どのように、ミトコンドリアの機能やマイトファジーに関与しているかを明らかにすることである。

NatA欠損細胞ではマイトファジーが強く抑制されるが、その一因として、マイトファジーの必須因子であるAtg32の発現レベルがNatA欠損細胞では低いことがある。このことから、Atg32の発現量変化がマイトファジーの促進や抑制に作用していることが考えられる。そこで、Atg32の発現制御について詳細な解析を試みた。その結果、Atg32の検出バンドの上部にスメアなシグナルが検出された。タンパク質の分解制御はオートファジーの他にプロテアソームによる制御が広く知られており、分解対象のタンパク質がユビキチン化を受けることでプロテアソームに認識され、分解される。そこで、Hisをタグ付けしたAtg32と、mycをタグ付けしたユビキチンを発現している細胞を用い、変性条件において2段階のアフィニティ精製を行った。結果として、溶出サンプルからAtg32が検出された。よって、Atg32がユビキチン化を受けていることが明らかとなった。加えて、対数増殖期の細胞をプロテアソームの阻害剤であるMG132で処理すると、Atg32の発現量低下が抑制された。よって、プロテアソームがAtg32の分解に関与していることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Assays for mitophagy in yeast (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiyama A, Okamoto K
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1567 ページ: 337-347
  • DOI: 10.1007/7651_2017_11
  • ISBN: 9781493977499, 9781493977505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipid methylation controls Atg32-mediated mitophagy and Atg8 recycling (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara K, Eiyama A, Suzuki SW, Sakoh-Nakatogawa M, Okumura N, Tani M, Hashimoto A, Nagumo S, Kondo-Okamoto N, Kondo-Kakuta C, Asai E, Kirisako H, Nakatogawa H, Kuge O, Takao T, Ohsumi Y, Okamoto K
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 34 号: 21 ページ: 2703-2719
  • DOI: 10.15252/embj.201591440
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Protein N-terminal Acetylation by the NatA Complex Is Critical for Selective Mitochondrial Degradation (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiyama A, Okamoto K
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 290 号: 41 ページ: 25034-25044
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.677468
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bcl-2-like protein 13 is a mammalian Atg32 homologue that mediates mitophagy and mitochondrial fragmentation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Murakawa T, Yamaguchi O, Hashimoto A, Hikoso S, Takeda T, Oka T, Yasui H, Ueda H, Akazawa Y, Nakayama H, Taneike M, Misaka T, Omiya S, Shah AM, Yamamoto A, Nishida K, Ohsumi Y, Okamoto K, Sakata Y, Otsu K.
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 6 号: 1 ページ: 7527-7527
  • DOI: 10.1038/ncomms8527
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PINK1/Parkin-mediated mitophagy in mammalian cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiyama A, Okamoto K
  • 雑誌名: Current Opinion in Cell Biology 巻: 33 ページ: 95-101
  • DOI: 10.1016/j.ceb.2015.01.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 酵母が語るマイトファジー誘導の分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本浩二
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所
  • 年月日: 2017-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] 体の中のエネルギー・環境問題 ～ミトコンドリアを丸ごと分別・除去する仕組み～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本浩二
  • 学会等名: 生化学若い研究者の会近畿支部冬のセミナー
  • 発表場所: 大阪大学大学院生命機能研究科、吹田
  • 招待講演
• [学会発表] Atg8とマイトファジー (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡本浩二
  • 学会等名: ミトコンドリアサイエンスワークショップ2016
  • 発表場所: 福岡リーセントホテル、福岡
  • 年月日: 2016-07-14
• [学会発表] Targeting autophagy for mitochondrial clearance (2015)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K
  • 学会等名: 2015 TSMRM Symposium on Mitochondrial Dysfunction in Human Diseases and Annual Meeting
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Multiple pathways regulating mitochondria-specific autophagy (2015)
  • 著者名/発表者名: Okamoto K
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference on Mitochondria
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マイトファジー：ミトコンドリアを丸ごと分解する分子機構と生理機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本浩二
  • 学会等名: 第34回分子病理学研究会
  • 発表場所: ホテル フルーツ・フラワー、神戸
  • 年月日: 2015-07-25
  • 招待講演
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/okamoto/Okamoto_Lab/