小胞体MAMの構築と多様な機能の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02439
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 多賀谷 光男 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (30179569)
• 研究分担者: 井上 弘樹 東京薬科大学, 生命科学部, 講師 (10294448) ; 若菜 裕一 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (90635187)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: MAM / 小胞体 / ミトコンドリア / 脂肪滴 / オートファジー / マイトファジー / syntaxin 17 / ラフト

研究実績の概要

ミトコンドリアに近接する小胞体のサブドメインであるMAM（mitochondria-associated membrane）やミトコンドリアに存在するsyntaxin 17（Stx17）は、オートファジーの初期および後期において機能していることが報告されていたが、我々はStx17が富栄養下ではミトコンドリアの分裂を促進し、またacyl-CoA synthetase 3（脂肪合成のための基質であるアシルCoAを産生する酵素）の局在を調節して脂肪滴形成に関与していることを明らかにしてきた（Stx17の脂肪滴形成への関与については本年度に論文として発表した）。それらの研究を進めて本年度は以下のことを明らかにした。
（１）脂肪滴の形成には脂質ミクロドメインであるラフト（コレステロールとスフィンゴ脂質に富む膜構造）が重要であり、Stx17はacyl-CoA synthetase 3をラフト構造へとリクルートするために必要であることを示した。
（２）PGAM5はミトコンドリア分裂因子であるDrp1を脱リン酸化・活性化するプロテインホスファターゼであり、ハエにおいては、PINK1-Parkin経路（マイトファジー経路）に関与している。Stx17がPGAM5と相互作用してDrp1の脱リン酸化を促進してミトコンドリアを分裂させ、またPINK1-Parkin依存性のマイトファジー経路においてはマイトファジー受容体であるFUNDC1のPGAM5による脱リン酸化を調節していることを明らかにした。
（３）富栄養下ではStx17はDrp1と相互作用してミトコンドリアを分裂させ、栄養飢餓となると結合パートナーをAtg14Lに変えてオートファゴソームの形成に働く。このパートナーの切り替えにはMAP1B-LC1が関与していることを明らかにした。この研究は申請時に進行していたが、本年度に論文として発表できた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

予想以上に多くの成果を得られた。

今後の研究の推進方策

Stx17に関しては（i）局在化・機能調節機構、（ii）脂肪滴形成とオートファジーの連携、（iii）NLRP3インフラマソーム形成における役割の解明を進める。更に、網羅的にMAMタンパク質を同定し、それらの機能の解明を進めてMAMの多様な機能の全貌の解明を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Syntaxin 17 recruits ACSL3 to lipid microdomains in lipid droplet biogenesis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimura, H., Arasaki, K., Iitsuka, M., and Tagaya, M.
  • 雑誌名: Contact (Thousand Oaks) 巻: 2 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1177/2515256419838719
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Syntaxin 17 regulates the localization and function of PGAM5 in mitochondrial division and mitophagy (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugo, M., Kimura, H., Arasaki, K., Amemiya, T., Hirota, N., Dohmae, N., Imai, Y., Inoshita, T., Shiba-Fukushima, K., Hattori, N., Cheng, J., Fujimoto, T., Wakana, Y., Inoue, H., and Tagaya, M.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 37 ページ: e98899
  • DOI: 10.15252/embj.201798899
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss of DDHD2, whose mutation causes spastic paraplegia, promotes reactive oxygen species generation and apoptosis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, T., Baba, T., Maemoto, Y., Hara-Miyauchi, C., Hasegawa-Ogawa, M., Okano, H. J., Enda, Y., Matsumoto, K., Arimitsu, N., Nakao, K., Hamamoto, H., Sekimizu, K., Ohto-Nakanishi, T., Nakanishi, H., Tokuyama, T., Yanagi, S., Tagaya, M., and Tani. K.
  • 雑誌名: Cell Death Dis. 巻: 9 ページ: 797
  • DOI: 10.1038/s41419-018-0815-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MAP1B-LC1 prevents autophagosome formation by linking syntaxin 17 to microtubules. (2018)
  • 著者名/発表者名: Arasaki, K., Nagashima, H., Kurosawa, Y., Kimura, H., Nishida, N., Dohmae, N., Yamamoto, A., Yanagi, S., Wakana, Y., Inoue, H., and Tagaya M.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 19 ページ: e45584
  • DOI: 10.15252/embr.201745584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntaxin 17 promotes lipid droplet formation by regulating the distribution of acyl-CoA synthetase 3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kimura, H., Arasaki, K., Ohsaki, Y., Fujimoto, T., Ohtomo, T., Yamada, J., and Tagaya, M.
  • 雑誌名: J. Lipid Res. 巻: 59 ページ: 805-819
  • DOI: 10.1194/jlr.M081679
  • 査読あり
• [学会発表] MAMにおける脂質ラフト様構造は脂肪滴形成に重要である (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村葉那、新崎恒平、多賀谷光男
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Syntaxin 17 interacts with acyl-CoA synthetase 3 and regulates its translocation from the mitochondria-associated membrane to lipid droplets. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tagaya, M., Kimura, H., Arasaki, K., Ohsaki, Y., Fujimoto, T
  • 学会等名: EMBO Workshop “Membrane Contact Sites in Health and Disease”
  • 国際学会 / 招待講演