オートファジーを担うAtgタンパク質群の構造基盤

2017 年度 実績報告書

• 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: 25111004
• 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)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• キーワード: オートファジー / 結晶構造 / 選択的オートファジー

研究実績の概要

オートファジーは細胞内の主要な分解系であり，Atgタンパク質群が互いに協力して働くことで引き起こされるが，そのメカニズムは不明な点が多い．本研究ではAtgタンパク質群の立体構造を明らかにすることで，オートファジーの未解決課題解明に向けた構造基盤を作ることを目的としている．本年度はオートファジーを制御する主要因子であるAtg8について，その特異的E1酵素Atg7との新規結合様式をX線結晶構造解析により決定した．立体構造に基づいた変異体解析の結果と合わせて，Atg8がAtg7に多段階で相互作用することでAtg7の活性部位周辺の構造変化を惹起し，Atg7の活性部位へと結合することで活性化反応を受ける一連のメカニズムを明らかにした．さらにAtg8と結合する新規タンパク質を同定し，Atg8との複合体の結晶構造を決定することで，従来のAtg8結合モチーフで見られる分子間ベータシート相互作用とは異なり，ヘリックス様構造を用いてAtg8と結合することを明らかにし，この種のAtg8結合モジュールを“ヘリカルAtg8結合モチーフ”と命名した．
非選択的オートファジーではAtg1複合体が足場タンパク質複合体として機能するが，選択的オートファジーではAtg11が足場タンパク質として機能することが知られている．Atg11について生物物理学的な解析を行い，Atg11が長く伸びた平行のコイルドコイル二量体を形成することを明らかにした．マイトファジーの受容体であるAtg32とAtg11との相互作用解析を行い，それぞれのタンパク質の結合領域を同定した．

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] NIBS(China)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: NIBS
• [国際共同研究] NINDS(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NINDS
• [雑誌論文] Atg7 activates an autophagy-essential ubiquitin-like protein Atg8 through multi-step recognition. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, M., Satoo, K., Suzuki, H., Fujioka, Y., Ohsumi, Y., Inagaki, F. and *Noda, N. N.
  • 雑誌名: The Journal of Molecular Biology 巻: 430 ページ: 249-257
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2017.12.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endosomal Rab cycles regulate Parkin-mediated mitophagy. (2018)
  • 著者名/発表者名: *Yamano, K., Wang, C., Sarraf, S. A., Munch, C., Kikuchi, R., Noda, N. N., Hizukuri, Y., Kanemaki, M. T., Harper, W., Tanaka, K., *Matsuda, N., *Youle, R. J.
  • 雑誌名: eLife 巻: 7 ページ: e31326
  • DOI: 10.7554/eLife.31326
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] オートファジーを制御するタンパク質群の構造と機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 76 ページ: 12-19
• [雑誌論文] Autophagy-regulating protease Atg4: structure, function, regulation and inhibition. (2017)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, T. and *Noda, N. N.
  • 雑誌名: The Journal of Antibiotics 巻: 71 ページ: 72-78
  • DOI: 10.1038/ja.2017.104
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biophysical characterization of Atg11, a scaffold protein essential for selective autophagy in yeast (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, H. and *Noda, N. N.
  • 雑誌名: FEBS Open Bio 巻: 8 ページ: 110-116
  • DOI: 10.1002/2211-5463.12355
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オートファジーの始動機構を観る (2017)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 262 ページ: 373-378
• [学会発表] オートファジー初期過程の試験管内再構成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 構造生物学から迫るオートファジーの分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 学会等名: 平成29年度第１回構造生物学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 天然変性タンパク質Atg13 によるオートファジー始動の制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 学会等名: 第17 回日本蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of helical AIMs as a novel type of Atg8-interacting motif. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobuo N. Noda
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Autophagy
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 微生物化学研究所構造生物学研究部
  • URL: http://www.bikaken.or.jp/laboratories/structuralbiology/summary.html