神経細胞の機能維持・分化におけるAPG-ユビキチン様修飾システムの役割

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15590254
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 谷田 以誠 順天堂大学, 医学部, 助手 (30296868)
• キーワード: オートファジー / タンパク質分解 / APG10 / ATG10 / APG7 / ATG7 / MAP-LC3 / GABARAP / GATE-16 / APG遣伝子

研究概要

オートファジーは、真核生物に普遍的な現象であり、飢餓条件における反応や細胞機能の維持のみならず、高等真核生物の細胞分化やパーキンソン病、アルツハイマー病といった一連の神経変性疾患、Danon病をはじめとするcardiomyopathyなどと深い関わりをもつ。酵母オートファジー欠損変異株の解析から、一連のAPG遺伝子群の単離・解析が進められてきた。これら遺伝子群のうちAPG8はユビキチン様修飾を受けて、オートファジーの際のオートファゴソーム膜に局在し、なおかつ富栄養条件下でも特殊なタンパク質の細胞質からリソソーム/液胞への輸送に関与している。ヒト及びマウスにおいては少なくとも3つのAPG8ホモログとして、MAP-LC3(microtubule associated protein 1 light chain 3)、GARABAP(GABA-receptor associated protein)、GATE-16(Golgi-associated ATPase enhancer of 16 kDa)がある。我々は、この3つのホモログに関して、特に脳・神経細胞に注目して細胞生物学的・生化学的解析を進めている。本年度は、(1)マウスAPG10がAPG12結合反応のE2酵素として働いているとともに、MAP-LC3の修飾を促進すること(Nemoto et al.JBC.2003)、(2)終末細胞として、神経細胞と多くの生物学的共通様相を示すpodocytesの分化及び障害からの回復にLC3の修飾が促進されること(Asanuma et al.FASEB J.2003)、(3)Apg8のE1酵素であるApg7のC末端17アミノ酸領域がApg8の修飾に必須であること(Yamazaki-Sato et al.FEBS lett.2003)、(4)GATE-16およびGABARAPがヒトAPG7とヒトAPG3によって修飾を受けるモディファイアーであること(Tanida et al.BBRC.2003)を示し、(5)英文総説として、臓器別のMAP-LC3、GABARAP、GATE-16の修飾を含めた分布を示しながら、最近のこの分野の進行をまとめた(Tanida et al.IJBCB, in press)。また、ヒトAPG4の新規機能を生化学的・細胞生物学的に解析した(生化学会ポスター発表、Tanida et al.JBC.投稿中)。

研究成果

• [文献書誌] Tanida, I., Komatsu, M., Ueno, T., Kominami, E.: "GATE-16 and GABARAP are authentic modifiers mediated by Apg7 and Apg3."Biochemical and Biophysical Research Communications. 300. 637-644 (2003)
• [文献書誌] Yamazaki-Sato H, Tanida I, Ueno T, Kominami E: "The carboxyl terminal 17 amino acids within Apg7 are essential for Apg8 lipidation, but not for Apg12 conjugation."FEBS Letters. 551. 71-77 (2003)
• [文献書誌] Nemoto T, Tanida I, Tanida-Miyake E, Minematsu-Ikeguchi N, Yokota M, Ohsumi M, Ueno T, Kominami E.: "The mouse APG10 homologue, an E2-like enzyme for Apg12p conjugation, facilitates MAP-LC3 modification."Journal of Biological Chemistry. 278. 39517-39526 (2003)
• [文献書誌] Asanuma K, Tanida I, Shirato I, Ueno T, Takahara H, Nishitani T, Kominami E, Tomino Y: "MAP-LC3, a promising autophagosomal marker, is processed during the differentiation and recovery of podocytes from PAN nephrosis."FASEB Journal. 17. 1165-1167 (2003)
• [文献書誌] 谷田 以誠, 木南 英紀: "オートファジーにおけるApg7タンパク質活性化酵素"生体の科学. 54. 521-527 (2003)
• [文献書誌] 谷田 以誠: "腎障害とLC3ユビキチン様修飾"実験医学. 22. 311-318 (2004)
• [文献書誌] Tanida, I., Ueno, T., Kominami, E.: "LC3 conjugation system in mammalian autophagy"International Journal of Boichemistry and Cell Bioligy. in press. (2004)
• [文献書誌] Ueno.T,.Tanida.I., Kominami, E.: ""Autophagy and Nueromuscular Disease" in Autophagy, Klionsky, D.J.Eds."Eurekah.com Landes Bioscience. 264-286 out of 311 (2004)