オートファジー始動複合体の動的構造解析

• 研究領域: 動的構造生命科学を拓く新発想測定技術－タンパク質が動作する姿を活写する－
• 研究課題/領域番号: 15H01651
• 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: 複合領域
• 研究機関: 公益財団法人微生物化学研究会
• 研究代表者: 藤岡 優子 (野田優子) 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (80399964)
• 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: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: オートファジー / タンパク質 / 生体分子

研究実績の概要

オートファジーの進行には多数のAtgタンパク質群が必要だが，それらの殆どは飢餓条件下，PAS(pre-autophagosomal structure) に局在し，分解対象を包む膜である隔離膜の形成に働く．飢餓時には，脱リン酸化状態のAtg13がキナーゼであるAtg1と結合し，さらにAtg17-Atg29-Atg31複合体が結合することにより5者複合体(Atg1複合体)が形成される．細胞内ではAtg1複合体の各構成因子が50分子程度ずつ存在することから，Atg1複合体はより高次の多量体を形成することでPASの足場を形成すると考えられているが，その構造基盤は未だ不明である．本研究では，Atg1複合体の動的構造を明らかにすることで，PASの実体および形成メカニズムを明らかにする．
本年度は，主に，高速AFMを用いてAtg17-Atg29-Atg31複合体およびAtg1を詳しく解析した．Atg17-Atg29-Atg31複合体については，Atg17のS字構造のみならず，Atg31-Atg29複合体がおおきく移動して新たに膜小胞と相互作用しうる凹面を形成する様子や，Atg29の天然変性領域がAtg17と相互作用する様子など，これまで捉えられていなかった極めて重要な観察結果を得ることに成功した．一方、Atg1については，自己リン酸化を受けたものと受けないものを比較し，リン酸化を受けたもののみ，天然変性領域内に微細な二次構造を形成することが判明した．引き続き円二色性測定やNMR測定などのin vitro解析を行って高速AFMのデータの裏づけをとっている．

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] Structural biology of the core autophagy machinery. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Osawa T, Fujioka Y, Noda NN
  • 雑誌名: Current Opinion in Structural Biology 巻: 43 ページ: 10-17
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2016.09.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Intrinsically Disordered Protein Atg13 Mediates Supramolecular Assembly of Autophagy Initiation Complexes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto H, Fujioka Y, Suzuki SW, Noshiro D, Suzuki H, Kondo-Kakuta C, Kimura Y, Hirano H, Ando T, Noda NN, Ohsumi Y
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 38 号: 1 ページ: 86-99
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.06.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural basis of the differential function of the two C. elegans Atg8 homologs, LGG-1 and LGG-2, in autophagy. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wu, F., Watanabe, Y., Guo, X. Y., Qi, X., Wang, P., Zhao, H. Y., Wang, Z., Fujioka, Y., Zhang, H., Ren, J. Q., Fang, T. C., Shen, Y. X., Feng, W., Hu, J. J., Noda, N. N., Zhang, H.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 60 号: 6 ページ: 914-929
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2015.11.019
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atg1 family kinases in autophagy initiation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noda, N. N., Fujioka, Y.
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 巻: 72 号: 16 ページ: 3083-3096
  • DOI: 10.1007/s00018-015-1917-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オートファジーの始動を制御する複合体の立体構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤岡優子、野田展生
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 57 号: 3 ページ: 191-197
  • DOI: 10.5940/jcrsj.57.191
  • NAID: 130005085906
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Structural basis of the pre-autophagosomal structure assembly mediated by an intrinsically disordered protein Atg13 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤岡優子,山本林,鈴木翔,大隅良典,野田展生
  • 学会等名: 内藤コンファレンス「生命科学に革命をもたらす最先端構造生物学」
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダムサッポロ（北海道 札幌市）
  • 年月日: 2016-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] プレオートファゴソーム構造体の中核複合体のin vitro再構成と性状解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤岡優子, 山本 林, 鈴木 翔, 大隅良典, 野田展生
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県 神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] PASの中核複合体のin vitro再構成と溶液構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤岡優子, 山本 林, 鈴木 翔, 能代大輔，有坂文雄, 安藤敏夫，大隅良典, 野田展生
  • 学会等名: 第9回オートファジー研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台（兵庫県 淡路市）
  • 年月日: 2015-11-16
• [備考] 微生物化学研究所HP
  • URL: http://www.bikaken.or.jp/
• [備考] 微生物化学研究所 HP
  • URL: http://www.bikaken.or.jp/