• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2019 年度 実績報告書

オートファジーシステムの構造学的解明

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 19H05707
研究機関公益財団法人微生物化学研究会

研究代表者

野田 展生  公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 部長 (40396297)

研究分担者 福田 善之  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任助教 (60571099)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワードオートファジー / 構造生物学 / クライオ電子顕微鏡 / X線結晶構造解析 / 高速AFM
研究実績の概要

主要オートファジー関連因子中、唯一の膜貫通型タンパク質であるAtg9について、クライオ電子顕微鏡により分解能3.1オングストロームで構造決定することに成功した。Atg9はこれまで6回膜貫通型と考えられてきたが、実は膜貫通ヘリックスを4本しか持たず、膜に平行な向きで埋まったヘリックスを2本持っていた。その結果、プロトマーの中心に大きなポアが形成され、膜の細胞質側の層に対し口を開けていた。またプロトマーは2本の膜貫通ヘリックスを隣接するプロトマーと共有することで、ホモ三量体を形成し、その中心には膜に対して垂直なポアが形成されていた。そしてこの垂直ポアは、各プロトマーにある平行ポア3つとつながっていた。このような構造はこれまで報告例がなくAtg9に固有のものであり、オートファゴソーム形成において重要な役割を担うことが示唆された。
これまでにAtg1複合体は液-液相分離して液滴を形成することを見出し、それがオートファジー進行の場であるPASの構築に働くことを明らかにしていたが、液滴の高速AFM観察を行い、S字型のAtg17が液滴内においてランダムな配向で運動しながら分布している姿を捉えることに成功した。
ER選択的なオートファジー(ERphagy)に働く受容体として酵母ではAtg40が、哺乳類ではFAM134B, Sec62, RTN3などが知られている。これらとAtg8あるいは哺乳類ホモログGABARAPとの複合体の結晶構造を決定し、ERphagyレセプターに共通したAtg8との相互作用基盤を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

主要Atg因子中、唯一立体構造情報のなかったAtg9について、高分解能で構造決定することに成功し、その特徴的な立体構造を明らかにすることに成功した。Atg1複合体が相分離することで形成する液滴上構造を高速AFMで明らかにすることに成功したほか、ERphagy受容体4種類について、Atg8との相互作用基盤を明らかにすることにも成功した。

今後の研究の推進方策

Atg9とともに隔離膜伸長に機能するAtg2の全長の構造解析を進め、隔離膜伸長のメカニズム解明を進める。オートファジー始動複合体の足場タンパク質Atg11やFIP200の構造基盤の解明を進める。様々な選択的オートファジー受容体の構造研究を進める。細胞内における隔離膜の構造解析を進める。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute
  • [雑誌論文] Phase separation organizes the site of autophagosome formation2020

    • 著者名/発表者名
      Fujioka Yuko、Alam Jahangir Md.、Noshiro Daisuke、Mouri Kazunari、Ando Toshio、Okada Yasushi、May Alexander I.、Knorr Roland L.、Suzuki Kuninori、Ohsumi Yoshinori、Noda Nobuo N.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 578 ページ: 301~305

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1977-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Liquidity Is a Critical Determinant for Selective Autophagy of Protein Condensates2020

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Akinori、Alam Jahangir Md.、Noshiro Daisuke、Hirata Eri、Fujioka Yuko、Suzuki Kuninori、Ohsumi Yoshinori、Noda Nobuo N.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 77 ページ: 1163~1175.e9

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2019.12.026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 柔らかい構造の可視化-LLPSと膜動態を例に2020

    • 著者名/発表者名
      能代大輔、野田展生
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 38 ページ: 84-89

  • [雑誌論文] 選択的オートファジーの構造生物学的基盤2020

    • 著者名/発表者名
      野田展生
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 272 ページ: 769-775

  • [雑誌論文] Human ATG2B possesses a lipid transfer activity which is accelerated by negatively charged lipids and WIPI42019

    • 著者名/発表者名
      Osawa Takuo、Ishii Yuki、Noda Nobuo N.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 ページ: 65~70

    • DOI

      10.1111/gtc.12733

    • 査読あり
  • [学会発表] 相分離したタンパク質の選択的オートファジーの試験管内再構成2019

    • 著者名/発表者名
      野田展生
    • 学会等名
      第19回蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 液-液相分離とオートファジー2019

    • 著者名/発表者名
      野田展生
    • 学会等名
      第3回LLPS研究会/大阪大学蛋白質研究所セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 液-液相分離によるオートファジーの始動制御2019

    • 著者名/発表者名
      野田展生
    • 学会等名
      第92回 日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanisms of autophagosomal membrane expansion and shaping2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuo N. Noda
    • 学会等名
      9th International Symposium on Autophagy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] オートファジー関連液滴と脂質膜の相互作用基盤2019

    • 著者名/発表者名
      野田展生
    • 学会等名
      第42回 日本分子生物学会年会
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi