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 |
22H04635
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研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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配分区分 | 補助金 |
審査区分 |
生物系
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研究機関 | 東京大学 |
研究代表者 |
本田 郁子 (小山郁子) 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (10447948)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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配分額 *注記 |
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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キーワード | オートファジー / リソソーム / 膜融合 / 繋留因子 / ATG8 / オートファゴソーム / オートリソソーム |
研究開始時の研究の概要 |
主要な細胞内分解機構であるマクロオートファジーが誘導されると、細胞内で細胞質やオルガネラの一部を取り囲んだオートファゴソームが形成される。オートファゴソームは消化酵素を含んだリソソームと融合し、オートリソソームとなることで、取り囲んだ基質が分解される。オートファジー関連(ATG)タンパク質ATG8は、脂質ホスファチジルエタノールアミン修飾を受けることで、オートファジーにおける機能を獲得することが知られているが、どのような機能をもつかその全貌は不明である。本研究では、オートリソソーム形成過程に焦点を当て、哺乳類マクロオートファジーにおける脂質修飾型ATG8の機能を解明する。
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研究実績の概要 |
本研究では、オートリソソーム形成過程に焦点を当て、哺乳類マクロオートファジーにおけるオートファジー関連(ATG)タンパク質ATG8のホスファチジルエタノールアミン(PE)修飾(以下、ATG8-PEと示す)の機能を解明することを目的としている。今年度は、ATG8-PE化不全細胞でオートリソソーム形成が少ない理由が、リソソームの融合効率が低いためではないかという仮説を立て、これについて複数の繋留因子の関与を評価した。オートファゴソームとリソソームの融合を行うSNARE複合体を保持するための繋留因子として、HOPS複合体、EPG5, PLEKHM1, TECPR1など複数が知られている。これらの中には、アミノ酸配列内にATG8の哺乳類ホモログLC3との結合領域(LC3-interacting region, LIR)を持つものがあり、LIRを介したATG8-PEとの結合がオートファゴソームとリソソームの繋留に必要だと言われている。しかし、繋留因子はSTX17やRAB7などとの結合能ももつことから、ATG8-PEとの結合がリソソーム融合にどの程度寄与しているか、研究領域でも混乱があり、丁寧に整理する必要があった。そこで、野生型細胞とATG8-PE化不全細胞において、繋留因子群のオートファゴソームへのリクルート様式に違いがあるかどうかを調べた。その結果、ATG8-PE化不全細胞においてEPG5とPLEKHM1の局在に変化が見られた。続いて、両繋留因子の同時欠損細胞を作製したところ、オートリソソーム形成が抑制されていることが分かった。これらの結果から、ATG8-PE化不全細胞におけるオートリソソーム形成不全の理由は、繋留因子EPG5, PLEKHM1のリクルート不足によるリソソーム融合不全であることが示唆された。
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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
ATG8-PE化不全細胞におけるオートリソソーム形成不全に関与する分子として、オートファゴソームとリソソームの膜融合に必要な繋留因子を特定できたこと。
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今後の研究の推進方策 |
1.繋留因子依存的にオートリソソーム形成が促進されるか? ATG8-PE化不全細胞において、特定した繋留因子を人工的にオートファゴソームに局在させるとオートリソソーム形成が促進されるかどうか、オートファジー活性測定とライブセルイメージングなどの複数の方法を使って評価する。
2.オートファゴソームへのリソソーム酵素通過孔のサイズ測定 ATG8-PE化不全細胞でオートリソソーム形成が少ない要因のもう一つの可能性として、繋留不足等によりリソソーム融合が不十分なことから、リソソーム融合部位あるはオートファゴソーム内膜上のリソソーム酵素が透過する孔のサイズが小さいためでないか、という仮説を立てた。これを検証するために、サイズの異なる蛍光デキストランをリソソームに取り込ませ、デキストランのサイズ依存的なオートファゴソームへの流入量を見積もる実験系を立ち上げ、通過孔のサイズを評価する。
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