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2022 年度 実績報告書

選択的オートファジーによる細胞制御

計画研究

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 19H05706
研究機関順天堂大学

研究代表者

小松 雅明  順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (90356254)

研究分担者 和栗 聡  福島県立医科大学, 医学部, 教授 (30244908)
杉浦 悠毅  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (30590202)
李 賢哲  順天堂大学, 医学部, 助教 (30758321)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワードオートファジー / 選択的オートファジー / p62 / NBR1 / 液ー液相分離 / Vault
研究実績の概要

オートファジーの対象となるミスフォールドや変性したタンパク質は、ユビキチン化されp62と結合、液―液相分離(LLPS)によって液滴となる。この液滴は、さらに分解性のタンパク質ゲルへと相転移し、オートファジーにより分解される。
オートファジー選択的基質p62液滴・ゲルの精製方法を確立し、精製p62液滴・ゲルの相対定量プロテオミクス分析によりp62液滴・ゲルに高度に濃縮されるタンパク質群を同定した。さらに、コントロールと選択的オートファジー不能遺伝子改変マウス組織の相対定量プロテオミクス分析により選択的オートファジー不能遺伝子改変マウス組織に蓄積するタンパク質群を同定した。両者のプロテオームの統合的解析により、p62液滴・ゲルに局在し、オートファジーにより分解される超分子複合体vaultを見出した。オートファジーの薬理学的および遺伝学的阻害によりvaultが蓄積することを確認した。さらに、vaultのp62液滴・ゲル局在化は、選択的オートファジーレセプタータンパク質NBR1依存的であることを見出した。このp62液滴介在性選択的オートファジーをvault-phagyと名付けた。

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

世界初の選択的オートファジー特異的阻害マウスの作製、そして革新的p62液滴・ゲル精製方法の確立、それら開発ツール・メソッドによる新規オートファジー経路を発見した。今後も新規基質の同定や新しい選択的オートファジー経路の生理機能の知見が得られることが期待される。

今後の研究の推進方策

(1)相分離依存的な選択的オートファジー基質の網羅的探索
熱、浸透圧、pH、栄養飢餓など様々なストレス下にある細胞からp62液滴・ゲルを精製するとともに、HyD-LIR(TP)-Venusを発現させた細胞(選択的オートファジー阻害細胞)にも同様に様々なストレスを与え、細胞抽出液を調製する。これら精製p62液滴・ゲルや細胞抽出液の統合的プロテオミクス解析により様々な環境ストレス下におけるp62相分離依存性オートファジー分解基質の同定を目指す。
(2)相分離依存性選択的オートファジーの分子メカニズム
(1)より同定されたp62相分離依存性選択的オートファジー基質候補群の二次スクリーニングを革新的タンパク質構造計算ツールAlphafold2-Multimer(Jumper et al., Nature, 596, 583-589, 2021)を駆使して行う。選択的オートファジーには基質とLC3やGABARAPをはじめとしたオートファジー関連タンパク質(ATGタンパク質)を繋ぐ受容体が必要であり、主要な受容体としてp62, NBR1, NDP52, OPTN, TAX1BP1が知られている(Lazarou et al. Nature, 524, 309-314, 2015)。基質候補群とp62, NBR1, NDP52, OPTN, TAX1BP1との複合体形成をAlphafold2-Multimer により予測する。複合体形成が予測された場合、生化学、分子細胞生物学的解析により相互作用、細胞内局在解析を進めるとともに、薬理学・遺伝学解析による基質群の細胞および個体レベルにおけるオートファジー分解を調べる。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Tanta University(エジプト)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      Tanta University
  • [雑誌論文] Cathelicidin LL-37 Activates Human Keratinocyte Autophagy through the P2X?, Mechanistic Target of Rapamycin, and MAPK Pathways2023

    • 著者名/発表者名
      Ikutama Risa、Peng Ge、Tsukamoto Saya、Umehara Yoshie、Trujillo-Paez Juan Valentin、Yue Hainan、Nguyen Hai Le Thanh、Takahashi Miho、Kageyama Shun、Komatsu Masaaki、Okumura Ko、Ogawa Hideoki、Ikeda Shigaku、Niyonsaba Fran?ois
    • 雑誌名

      Journal of Investigative Dermatology

      巻: 143 ページ: 751~761.e7

    • DOI

      10.1016/j.jid.2022.10.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The UFM1 system regulates ER-phagy through the ufmylation of CYB5R32022

    • 著者名/発表者名
      Ishimura Ryosuke, etal., ...Komatsu Masaaki (20 of 20)
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 7857

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35501-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] p62 bodies: Phase separation, <scp>NRF2</scp> activation, and selective autophagic degradation2022

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Masaaki
    • 雑誌名

      IUBMB Life

      巻: 74 ページ: 1200~1208

    • DOI

      10.1002/iub.2689

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lack of hepatic autophagy promotes severity of liver injury but not steatosis2022

    • 著者名/発表者名
      Ding Wen-Xing、Ni Hong-Min、Waguri Satoshi、Komatsu Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of Hepatology

      巻: 77 ページ: 1458~1459

    • DOI

      10.1016/j.jhep.2022.05.015

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Human β-defensin-3 attenuates atopic dermatitis?like inflammation through autophagy activation and the aryl hydrocarbon receptor signaling pathway2022

    • 著者名/発表者名
      Peng Ge、Tsukamoto Saya、Ikutama Risa、Nguyen Hai Le Thanh、Umehara Yoshie、Trujillo-Paez Juan V.、Yue Hainan、Takahashi Miho、Ogawa Takasuke、Kishi Ryoma、Tominaga Mitsutoshi、Takamori Kenji、Kitaura Jiro、Kageyama Shun、Komatsu Masaaki、Okumura Ko、Ogawa Hideoki、Ikeda Shigaku、Niyonsaba Fran?ois
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 132 ページ: e156501

    • DOI

      10.1172/JCI156501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Central role for p62/SQSTM1 in the elimination of toxic tau species in a mouse model of tauopathy2022

    • 著者名/発表者名
      Ono Maiko、Komatsu Masaaki、Ji Bin、Takado Yuhei、Shimojo Masafumi、Minamihisamatsu Takeharu、Warabi Eiji、Yanagawa Toru、Matsumoto Gen、Aoki Ichio、Kanaan Nicholas M.、Suhara Tetsuya、Sahara Naruhiko、Higuchi Makoto
    • 雑誌名

      Aging Cell

      巻: 21 ページ: e13615

    • DOI

      10.1111/acel.13615

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impaired GATE16-mediated exocytosis in exocrine tissues causes Sj?gren’s syndrome-like exocrinopathy2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akiko、Iwaya Chihiro、Ogata Kenichi、Yoshioka Hiroki、Shim Junbo、Tanida Isei、Komatsu Masaaki、Tada Norihiro、Iwata Junichi
    • 雑誌名

      Cellular and Molecular Life Sciences

      巻: 79 ページ: 307

    • DOI

      10.1007/s00018-022-04334-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deficient Autophagy in Microglia Aggravates Repeated Social Defeat Stress-Induced Social Avoidance2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Mai、Yu Zhiqian、Hirayama Ryo、Nakasato Masa、Kikuchi Yoshie、Ono Chiaki、Komatsu Hiroshi、Nakanishi Miharu、Yoshii Hatsumi、Stellwagen David、Furuyashiki Tomoyuki、Komatsu Masaaki、Tomita Hiroaki
    • 雑誌名

      Neural Plasticity

      巻: 2022 ページ: 1~13

    • DOI

      10.1155/2022/7503553

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of autophagy in liver diseases2022

    • 著者名/発表者名
      Morishita Hideaki, Komatsu Masaaki
    • 雑誌名

      Current Opinion in Physiology

      巻: 30 ページ: 100594

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 選択的オートファジー 分子から病態まで2022

    • 著者名/発表者名
      小松雅明
    • 学会等名
      日本Cell Death学会 特別講演
    • 招待講演
  • [学会発表] Vault-phagy: selective autophagy of large cytoplasmic ribonucleoprotein particles, Vault2022

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Komatsu
    • 学会等名
      EMBO Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Physiological importance of p62-phosphorylation in NRF2-activation2022

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Komatsu
    • 学会等名
      Frankfurt Conference on Quality Control in life Processes
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] UFM1システムによるER&#8210;phagy制御ーその異常と遺伝性脳症ー2022

    • 著者名/発表者名
      石村亮輔、小松雅明
    • 学会等名
      第64回日本小児神経学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Proteomic approaches to purified p62-bodies and selective autophagy-deficient mice identify a novel substrate for p62-mediated selective autophagy2022

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Morishita*, Reo Kurusu*, Yuki Fujimoto*, Shuhei Takada, Masaaki Komatsu
    • 学会等名
      10th International Symposium on Autophagy
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] 10th International Symposium on Autophagy2022

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公開日: 2023-12-25  

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