液胞におけるバルクなタンパク質分解機構

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10219207
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 大隈 良典 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (30114416)
• 研究分担者: 鎌田 芳彰 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (20291891) ; 野田 健司 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (00290908)
• キーワード: タンパク質結合反応 / オートファゴソーム / 蛋白質分解 / 自食作用 / 栄養飢餓 / 酵母 / APG / 液胞

研究概要

液胞機能の重要な課題は分解コンパートメントの役割とその機構を理解することである。ユビキチン/プロテアソーム系に対して液胞では選択性の低いよりバルクな分解が行われる。自食作用は全ての真核生物に普遍的な生理応答であり、その機構と役割の解明は重要な意義を持つ。我々は酵母をモデル系としての遺伝学的な手法を導入し、自食作用不能株を系統的に分離した。分子生物学的な解析を進め既に16個の遺伝子をクローニングしそのうち14個の遺伝子について同定を完了した。これらはいずれも新規の遺伝子であり、これらAPG遺伝子産物の機能を明らかにすること通じて自食作用の解明を目的としている。
1. 自食作用は様々な栄養飢餓によって誘導される。細胞がいかにして外界の栄養条件を認識し自食作用を誘導するかは重要な課題である。PIキナーゼのホモログであるTorが自食作用の誘導に重要な役割を持つことを見いだした。さらにTwo hybrid系による解析からApg1キナーゼと相互作用する因子としてApg13pの他に新規にApg17p,Cvt9pが同定された。Apg13pはTorに依存し外界の栄養条件によってリン酸化、脱リン酸化を行う。これらの因子はキナーゼ活性の制御を通じてj自食作用を制御しているらしい。
2. Apg8pは興味深いプロセシング反応によって活性型になり、栄養飢餓に伴って細胞内局在が大きく変化する。さらにApg8pは栄養飢餓に伴って著しく発現が誘導される。このタンパク質はこれまでにオートファゴソームに局在する分子として初めて同定されたものである。
2. 4つのAPG遺伝子が新規のタンパク質結合反応に関与していることが明らかとなった。すなわちApg12pはユビキチンと相同性を有さないが、C-末端GがApg5pの中央のKにイソペプチド結合で連結される。この反応はユビキチン系と同様にE1,E2としてApg7p,Apg10pに依存している。この結合反応はオートファゴソームの形成過程に必須である。

研究成果

• [文献書誌] Noda,T.et al,: "Tor,a phosphatidylinositol kinase homologue,controls autophagy in yeast." J.Biol.Chem.273. 3963-3966 (1998)
• [文献書誌] Kametaka,S.et al,: "Apg14p and Apg6/Vps30p form a protein complex essential for autophagy in the yeast, Saccharomyces cerevisiae." J.Biol.Chem.273. 22284-22291 (1998)
• [文献書誌] Mizushima,N.et al,: "A novel protein conjugation system essential for autophagy." Nature. 395. 395-398 (1998)
• [文献書誌] Mizushima,N.et al,: "A New Protein Conjugation System in Human.The counterpart of the yeast Apg12p conjugation sytem essential for autophagy." J.Biol.Chem.273. 33889-33892 (1998)
• [文献書誌] Klionsky,D.J.et al,: "Vacuolar import of proteins and organelles from the cytoplasm" Ann.Rev.Cell Devlop.Biol.12(in press). (1999)