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オルタナティブ・オートファジーの生理機能解析と通常型との機能分担についての解明

公募研究

研究領域マルチモードオートファジー:多彩な経路と選択性が織り成す自己分解系の理解
研究課題/領域番号 20H05314
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
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

荒川 聡子  東京医科歯科大学, 統合研究機構, 教授 (90415159)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードオートファジー / オルタナティブ オートファジー / Wipi3 / 鉄 / 小脳 / 神経変性疾患 / オルタナティブ・オートファジー / プルキンエ細胞 / 新規オートファジー
研究開始時の研究の概要

① 新規オートファジー実行機構の全容解明:新規オートファジーに関与する未同定のコア分子を同定する。
② 新規オートファジーの生理機能の解明:生体において、どの細胞が、どのような刺激の時に、新規オートファジーを誘導するかを、モニターマウスを用いて明らかにする。また、新規オートファジー欠損マウスを用いて、新規オートファジーが、生体のいつ、どこで、どのようにして機能しているかを明らかにする。
③ Atg5依存的オートファジーと新規オートファジーの使い分けを、それぞれのモニターマウスでの検出結果、及び両オートファジー欠損マウスの解析から明らかにする。また、各々のオートファジーで分解される基質を同定する。

研究実績の概要

オートファジーは細胞内の自己構成成分を分解するシステムである。申請者はこれまでオートファジーに必須と考えられてきたAtg5 やAtg7 に依存しない、新規 のマクロオートファジーを発見し、オルタナティブ・マクロオートファジー(以下、新規オートファジー)と命名した(nature 2009)。従来のAtg5 依存的オート ファジーと、新規のオートファジーは、膜の由来が異なっているほか、分解する基質も異なっており、生体での役割が異なる。しかしながら、Atg5 依存的オート ファジーと、どのように生体内において使い分けられているかは未だ不明であった。そこで本研究では、[1]新規オートファジー実行機構の全容解明、[2]新規 オートファジーの生理機能の解明、[3]Atg5 依存的オートファジーと新規オートファジーの使い分けの実態解明を行い、生体におけるマクロオートファジーの全貌を明らかにすること、を目的に研究を推進した。 今回、オルタナティブ・オートファジーの実行分子として、新たにWipi3の同定に成功した。そして細胞生物学的解析から(1) DNA障害や分泌阻害により、細胞質 中に散在していたWipi3は脱リン酸化されてゴルジ体に局在化すること、(2)ゴルジ体に局在した Wipi3によりゴルジ体膜が湾曲化し隔離膜となること、を見出し た。さらに、Wipi3神経特異的欠損マウスの解析から、(3) この機構が神経細胞の恒常性維持に関わっていること、(4) Atg7 欠損マウスと異なる分解基質を持 ち、それぞれの欠損マウスの表現型が異なること、(5) Wipi3 が小脳のプルキンエ細胞における鉄の蓄積を防いでいること、を見出した。以上の結果より、新規 オートファジーが神経細胞において従来型のオートファジーとは機能分担していることを発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Nickel particles are present in Crohn's disease tissue and exacerbate intestinal inflammation in IBD susceptible mice.2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Matsuda, Yoichi Nibe-Shirakihara, Akiko Tamura, Emi Aonuma, Satoko Arakawa, Kana Otsubo, Yasuhiro Nemoto, Takashi Nagaishi, Kiichiro Tsuchiya, Shigeomi Shimizu, Averil Ma, Mamoru Watanabe, Motohiro Uo, Ryuichi Okamoto, Shigeru Oshima.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications.

      巻: 592 ページ: 74-80

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.12.111

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Homeostatic p62 levels and inclusion body formation in CHCHD2 knockout mice2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Shigeto、Noda Sachiko、Torii Satoru、Amo Taku、Ikeda Aya、Funayama Manabu、Yamaguchi Junji、Fukuda Takahiro、Kondo Hiromi、Tada Norihiro、Arakawa Satoko、Watanabe Masahiko、Uchiyama Yasuo、Shimizu Shigeomi、Hattori Nobutaka
    • 雑誌名

      Human Molecular Genetics

      巻: 30 号: 6 ページ: 443-453

    • DOI

      10.1093/hmg/ddab057

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Wipi3 is essential for alternative autophagy and its loss causes neurodegeneration2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Hirofumi、Honda Shinya、Torii Satoru、Shimizu Kimiko、Katoh Kaoru、Miyake Koichi、Miyake Noriko、Fujikake Nobuhiro、Sakurai Hajime Tajima、Arakawa Satoko、Shimizu Shigeomi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 5311-5311

    • DOI

      10.1038/s41467-020-18892-w

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of a phosphorylation site on Ulk1 required for genotoxic stress-induced alternative autophagy2020

    • 著者名/発表者名
      Torii Satoru、Yamaguchi Hirofumi、Nakanishi Akira、Arakawa Satoko、Honda Shinya、Moriwaki Kenta、Nakano Hiroyasu、Shimizu Shigeomi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1754-1754

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15577-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Association Between Atg5-independent Alternative Autophagy and Neurodegenerative Diseases.2020

    • 著者名/発表者名
      Honda S, Arakawa S, Yamaguchi H, Torii S, Tajima Sakurai H, Tsujioka M, Murohashi M, Shimizu S.
    • 雑誌名

      Journal of molecular biology

      巻: 432 号: 8 ページ: 2622-2632

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2020.01.016

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ER-resident sensor PERK is essential for mitochondrial thermogenesis in brown adipose tissue.2020

    • 著者名/発表者名
      Kato H, Okabe K, Miyake M, Hattori K, Fukaya T, Tanimoto K, Beini S, Mizuguchi M, Torii S, Arakawa S, Ono M, Saito Y, Sugiyama T, Funatsu T, Sato K, Shimizu S, Oyadomari S, Ichijo H, Kadowaki H, Nishitoh H.
    • 雑誌名

      Life science alliance

      巻: 3 号: 3 ページ: 201900576-201900576

    • DOI

      10.26508/lsa.201900576

    • NAID

      120006980545

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Ceramide Analogue N-(1-hydroxy-3-morpholino-1-phenylpropan-2-yl)decanamide Induces Large Lipid Droplet Accumulation and Highlights the Effect of LAMP-2 Deficiency on Lipid Droplet Degradation2020

    • 著者名/発表者名
      Yuji Kato, Satoko Arakawa, Kazue Terasawa, Jin-Ichi Inokuchi, Takanori Iwata, Shigeomi Shimizu, Tetsuro Watabe, Miki Hara-Yokoyama
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 30 号: 3 ページ: 126891-126891

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.126891

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Discovery of Alternative Autophagy and its Physiological Role in the Brain2022

    • 著者名/発表者名
      Satoko Arakawa, Hirofumi Yamaguchi, Shigeomi Shimizu
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第78回学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Wipi3 is essential for Golgi membrane-associated degradation (GOMED) pathway and its loss causes neurodegeneration2021

    • 著者名/発表者名
      Satoko Arakawa, Hirofumi Yamaguchi, Shigeomi Shimizu
    • 学会等名
      第44回分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電子顕微鏡からみた細胞死2021

    • 著者名/発表者名
      荒川聡子、清水重臣
    • 学会等名
      第2回細胞死コロキウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] オルタナティブ・オートファジー(GOMED)の生理機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      荒川聡子・山口啓史・清水重臣
    • 学会等名
      新学術領域マルチモードオートファジー第3回班会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The membrane origin of mitophagy after enucleation in red blood cell.2020

    • 著者名/発表者名
      Satoko Arakawa, Shinya Honda, Hirofumi Yamaguchi and Shigeomi Shimizu
    • 学会等名
      International Symposium for Female Researchers in Chromatin Biology (ISFRCB) 2020 (Satellite Symposium of the 43rd MBSJ), Session 2 “Scientific talks by young female researchers in epigenetics”
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「オルタナティブ・オートファジーの生理機能解析と通常型との機能分担についての解明」2020

    • 著者名/発表者名
      荒川聡子・山口啓史・清水重臣
    • 学会等名
      ルチモードオートファジー 第二回班会議 Zoomオンライン開催
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-4375-1643

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=26432550000

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://publons.com/researcher/3607080/satoko-arakawa

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      https://reins.tmd.ac.jp/html/100007614_ja.html#item_kaknh_bnrui_2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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