父性ミトコンドリアの選択的分解を規定する分子基盤とその生物学的意義

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02435
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 佐藤 美由紀 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (70321768)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: オートファジー / 受精 / 線虫 / ミトコンドリア

研究実績の概要

線虫C.elegans受精卵における父性オルガネラの選択的分解機構であるアロファジーでは，オートファジーアダプターであるALLO-1とIKKE-1キナーゼが基質選択性を制御する。ALLO-1は他のアダプター同様、ATG8/LC3ホモログであるLGG-1と結合し、その基質周囲への局在化に必須であるが、LGG-1より上流でオートファジー開始を制御するATG1複合体の局在化も制御することを見出した。さらに、ATG1複合体の構成因子の一つと物理的に相互作用することも明らかにし、選択的オートファジーにおけるALLO-1の新しい役割を明らかにした。
また、本年度は線虫生殖腺のライブイメージング系によりALLO-1の父性オルガネラへの局在化を詳細に観察した。その結果、局在化には①受精直後に基質へ局在化した後、②数分間の間にさらに多くのALLO-1が集積するという少なくとも二つのステップがあることがわかった。①の局在化にはIKKE-1やオートファジー因子は必要ないが、②の集積のステップはIKKE-1やATG1複合体を必要としたことから、ALLO-1の局在化がこれら因子を基質上へリクルートするとさらに多くのALLO-1が集積するというフィードバック機構が働いており、それがオートファジーの開始を制御する可能性が考えられた。
ALLO-1にはC末端配列の異なる二つのアイソフォームが存在し、異なる基質選択性を示すことを見出していた。ALLO-1のアイソフォームの違いを明らかにするため、それぞれのアイソフォームのみを発現する線虫株を作製し、免疫沈降と質量分析により相互作用因子の探索を行ったところ、アイソフォームにより相互作用因子に違いが見られることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Degradation of paternal mitochondria via mitophagy (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Taeko、Sato Miyuki
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects 巻: 1865 ページ: 129886～129886
  • DOI: 10.1016/j.bbagen.2021.129886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms and physiological functions of mitophagy (2021)
  • 著者名/発表者名: Onishi Mashun、Yamano Koji、Sato Miyuki、Matsuda Noriyuki、Okamoto Koji
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 40 ページ: e104705
  • DOI: 10.15252/embj.2020104705
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ERdj8 governs the size of autophagosomes during the formation process (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Yo-hei、Kasai Ayano、Omori Hiroko、Takino Tomoe、Sugihara Munechika、Umemoto Tetsuo、Hamasaki Maho、Hatta Tomohisa、Natsume Tohru、Morimoto Richard I.、Arai Ritsuko、Waguri Satoshi、Sato Miyuki、Sato Ken、Bar-Nun Shoshana、Yoshimori Tamotsu、Noda Takeshi、Nagata Kazuhiro
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: 219 ページ: e201903127
  • DOI: 10.1083/jcb.201903127
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] オートファジーによる父性ミトコンドリアの選択的分解 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤美由紀
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 第5土曜特集 巻: 272 ページ: 811～816
• [学会発表] Selective autophagy of paternal mitochondria via the autophagy receptor ALLO-1 and TBK1-related kinase IKKE-1 (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Sato
  • 学会等名: 第20回日本蛋白質科学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] The mechanism underlying selective elimination of paternal mitochondria in C. elegans (2020)
  • 著者名/発表者名: Taeko Sasaki, Yasuharu Kushida, Ken Sato, Miyuki Sato
  • 学会等名: 第72回日本細胞生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] ALLO-1とIKKE-1による父性オルガネラの選択的分解機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤美由紀
  • 学会等名: 第12回 オートファジー研究会 若手の会
  • 招待講演
• [備考] 群馬大学生体調節研究所生体膜機能分野
  • URL: http://makukinou.showa.gunma-u.ac.jp/index.html