植物ペルオキシソームの品質管理におけるオートファジー制御機構の解明

• 研究領域: オートファジーの集学的研究：分子基盤から疾患まで
• 研究課題/領域番号: 26111523
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 後藤 志野 (山田志野) 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 特別研究員(RPD) (30634125)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2015年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: オートファジー / ペルオキシソーム / シロイヌナズナ / 品質管理

研究実績の概要

本研究はオートファジーによるペルオキシソーム分解のシグナル伝達経路の解明、および植物におけるオートファジー制御機構の特異性を明らかにすることが目的であり、本年度は以下の解析を進めた。

1. LON2によるオートファジー抑制機構の解明：LON2の相互作用因子を同定したところ、候補因子の中に、サイトゾルおよび顆粒状構造に局在するものがあった。動物細胞において、この因子はオートファジーに関与することが報告されており、ペルオキシソーム膜のLON2との相互作用が選別機構の鍵となる可能性が示唆された。
2. 植物における新規オートファジー遺伝子の探索：ペルオキシソームの分解が抑制されたpeup変異体群を得ている。選択的ペルオキシソーム分解に関わる遺伝子欠損株を選抜するために、さらに2段階のスクリーニングを行い、peup32を解析対象として絞り込んだ。peup32はペルオキシソームの形態に異常が見られた。またPEUP32の欠損により細胞死が促進することが明らかとなった。
3. atg変異体の解析：植物におけるオートファジー分解の過程を詳細に観察するために、atg2、atg7変異体においてATG18a-GFPによるオートファゴソーム膜の可視化を行った。その結果、これらオートファジー因子の欠損株においてもオートファゴソーム膜の伸展が見られ、ペルオキシソームを囲むような像が得られた。この結果は、酵母における報告とは異なるものであり、例え同じ遺伝子のセットを有していても、その制御機構は生物種により異なることを示唆する興味深いものである。

現在までの達成度 (段落)

27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

27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] Dynamics of the light-dependent transition of plant peroxisomes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Goto-Yamada, S., Mano, S., Yamada, K., Oikawa, K., Hosokawa, Y., Hara-Nishimura, I., and Nishimura, M.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 56 号: 7 ページ: 1252-1263
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv081
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vacuolar processing enzyme in plant programmed cell death (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Hatsugai, Kenji Yamada, Shino Goto-Yamada and Ikuko Hara-Nishimura
  • 雑誌名: Front Plant Sci 巻: 6 ページ: 1-11
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00234
  • NAID: 120005670913
  • 説明: 【掲載確定】
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interaction between chaperone and protease functions of LON2, and autophagy during the functional transition of peroxisomes (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Goto-Yamada, S. Mano, K. Oikawa, M. Shibata, M. Nishimura
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 9
• [雑誌論文] ER bodies in plants of the Brassicales order: Biogenesis and association with innate immunity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakano, RT., K. Yamada, P. Bednarek, M. Nishimura and I. Hara-Nishimura
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 5 号: 5 ページ: 1-17
  • DOI: 10.4161/auto.28529
  • NAID: 120005439544
• [学会発表] PCP Award：Chaperone and Protease Functions of LON Protease 2 Modulate the Peroxisomal Transition and Degradation with Autophagy (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Goto-Yamada, S. Mano, C. Nakamori, M. Kondo, R. Yamawaki, A. Kato and M. Nishimura
  • 学会等名: 第57回植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamics of peroxisomes and oil bodies based on imaging approach: Molecular players, mechanisms, and roles in metabolisms (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Mano, K. Oikawa, S. Goto-Yamada, M. Shibata, C. Songkui, H. Makoto, M. Nishimura
  • 学会等名: 第57回植物生理学会年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] 植物ペルオキシソーム分解におけるオートファジー制御機構の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 後藤志野、真野昌二、及川和聡、西村幹夫
  • 学会等名: 第3回新学術「オートファジー」班会議・第9回オートファジー研究会
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] 植物ペルオキシソームの機能転換におけるプロテアーゼ、シャペロン、オートファジーの協調的作用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤（山田）志野, 真野昌二, 中森ちひろ, 近藤真紀, 山脇隆一, 加藤朗, 西村いくこ, 西村幹夫
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 植物ペルオキシソームの品質管理におけるオートファジーの役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤志野
  • 学会等名: 第8回オートファジー研究会・第2回新学術「オートファジー」班会議
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ
  • 年月日: 2014-11-10