オートファジーを担うApgシステム

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12146206
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 水島 昇 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (10353434)
• 研究分担者: 阪井 康能 京都大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (60202082)
• キーワード: オートファージー / マクロオートファジー / ミクトオートファジー / ペキソファジー / ユビキチン様タンパク質 / 酵母 / 飢餓 / タンパク質凝集体

研究概要

オートファジーの活性をモニターしうるGFP-LC3(酵母Atg8ホモログ)トランスジェニックマウスの解析によって、マウスにおいては出生直後に全身で非常に活発なオートファジーが誘導されることを明らかにした。そこで、この生直後のオートファジーの栄養学的な意義をAtg5ノックアウトマウスを用いて検討した。APG5-/-産仔は出生後24時間以内に全例死亡する。この主な理由はミルクの摂取が非常に悪いためであった。しかし帝王切開後絶食という栄養条件をそろえた条件でも、野生型が平均21時間生存するところ、KOマウスは平均12時間で死亡した。このKOマウスの早期の死亡は経胃管栄養によって部分的に抑制された。さらにKOマウスでは血中および組織内のアミノ酸濃度が有意に低下しており、細胞内は低エネルギー状態にあった。このことから、経胎盤栄養が途絶えることによる生直後の飢餓を凌ぐためには、一過性に誘導されるオートファジーによるアミノ酸供給が重要であることが示唆された。また、このAtg5ノックアウトマウスに由来する線維芽細胞を用いて、オートファジーが細胞内侵入細菌の分解や、アポトーシス抑制時の細胞しなどの多彩な生理機能を有していることを明らかにした。
一方、メタノール資化性酵母を用いたApgの解析においては、ペキソファジー特異的に必要な新分子Atg24を同定した。Atg24はイノシトール3リン酸結合部位であるPXドメインを持つが、MIPAと呼ばれる新生膜の形成やペキソファゴソーム形成には不要で、ペキソファゴソームと液胞の融合に必要であった。今後は、PpAtg8を用いて新生膜の形成・液胞膜の変形などを追跡し、様々なAtg分子の機能・時空制御機構について明らかにしていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Escape of intracellular Shigella from autophagy (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, M., Yoshimori, T., Suzuki, T., Sagara, H., Mizushima, N., Sasakawa, C.
  • 雑誌名: Science 307 ページ: 727-731
• [雑誌論文] A Sorting Nexin PpAtg24 Regulates Vacuolar Membrane Dynamics During Pexophagy Via Binding to Phosphatidylinositol-3-phosphate. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ano Y., Hattori T, Oku M, Mukaiyama H, Baba M, Ohsumi Y, Kato N, Sakai Y.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 16 ページ: 446-457
• [雑誌論文] A role of Bcl-2 family of proteins in non-apoptotic programmed cell death dependent on autophagy genes (2004)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, S., Kanaseki, T., Mizushima, N., Mizuta, T., Arakawa-Kobayashi, S., Thompson, C.B., Korsmeyer, S.J., Tsujimoto, Y
  • 雑誌名: Nat.Cell Biol. 12 ページ: 1221-1228
• [雑誌論文] Role of autophagy during the early neonatal starvation period (2004)
  • 著者名/発表者名: Kuma, A., Hatano, M., Matsui, M., Yamamoto, A., Nakaya, H., Yoshimori, T., Ohsumi, Y., Tokuhisa, T., Mizushima, N
  • 雑誌名: Nature 432 ページ: 1032-1036
• [雑誌論文] Autophagy defends cells against invading group A Streptococcus (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, I., Amano, A., Mizushima, N., Yamamoto, A., Yamaguchi, H., Kamimoto, T., Nara, A., Funao, J., Nakata, M., Tsuda, K., Hamada, S., Yoshimori, T
  • 雑誌名: Science 306 ページ: 1037-1040
• [雑誌論文] The crystal structure of microtubule-associated protein light chain 3, a mammalian homologue of Saccharomyces cerevisiae Atg8 (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugawara K, Suzuki NN, Fujioka Y, Mizushima N, Ohsumi Y, Inagaki F
  • 雑誌名: Genes Cells 9 ページ: 611-618
• [雑誌論文] LC3, GABARAP and GATE16 localize to autophagosomal membrane depending on form-II formation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kabeya Y, Mizushima N, Yamamoto A, Oshitani-Okamoto S, Ohsumi Y, Yoshimori T.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 117 ページ: 2805-2812
• [雑誌論文] 新生児は出生に伴う飢餓をオートファジーで乗り越える (2004)
  • 著者名/発表者名: 久万亜紀子, 水島昇
  • 雑誌名: 細胞工学 24 ページ: 48-49
• [雑誌論文] Tow ubiquitin-like conjugation systems essential for autophagy (2004)
  • 著者名/発表者名: Ohsumi, Y., Mizushima, N.
  • 雑誌名: Semin.Cell Dev.Biol. 15 ページ: 231-236
• [雑誌論文] オートファジーを伴う細胞死 (2004)
  • 著者名/発表者名: 水島昇
  • 雑誌名: 実験医学 22 ページ: 1577-1583
• [雑誌論文] Methods for monitoring autophagy (2004)
  • 著者名/発表者名: Mizushiman, N.
  • 雑誌名: Int.J.Biochem.Cell Biol 36 ページ: 2491-2502