次世代測定技術を用いた生体内オートファジー動態解析

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02611
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 小松 雅明 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90356254)
• 研究分担者: 大江 知之 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 准教授 (30624283)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: オートファジー / プローブ / p62 / Nrf2 / Keap1 / 低分子化合物

研究実績の概要

本研究課題では、オートファジーのモニターマウスと活性センサーの開発を行うことを目的とした。
1. オートファジーモニターマウス
多くのオートファジー選択的分解基質はLIRを有している。LIRを介したLC3との相互作用がオートファジーの選択性を担保する。このLIRを改良したHyD-LIR(TP)はオートファゴソームに局在し、リソソームおいて分解される。本研究では、HyD-LIR(TP)に蛍光タンパク質を融合させたHyD-LIR(TP)-VenusをCreリコンビナーゼ依存的に過剰発現するマウスを作製、解析した。予想外に、このプローブを過剰発現させることで、オートファゴソーム形成には影響を与えず、選択的オートファジーのみ阻害できることが明らかとなった。このマウスは、世界初の選択的オートファジー阻害マウスであり、オートファジー研究の強力なツールとなると考えられる。
2. オートファジー活性センサー
p62は転写因子Nrf2のユビキチンリガーゼアダプタータンパク質であるKeap1と結合する。このp62－Keap1複合体はオートファジーにより分解されることから、Keap1の細胞内存在量はオートファジーの活性と逆相関する。本研究では、開発したKeap1に特異的に結合する低分子化合物がオートファジー活性センサーとして機能するか否かを検証した。その結果、これら化合物は細胞内においてもKeap1と強固に結合、p62のみならずNrf2との相互作用も阻害し、Nrf2活性化剤となることが判明した。さらに、誘導体の薬効をin vivo（塗布）にて検証し、マウス個体でもNrf2活性化効果があることを確かめた。Nrf2活性化剤は、多発性硬化症や糖尿病性腎症の治療薬となることから、溶解性など低分子化合物の改良とともに、多発性硬化症や糖尿病性腎症マウスモデルを用いた薬効検証が期待される。

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

• [国際共同研究] University of Turku(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: University of Turku
• [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: University of Helsinki
• [国際共同研究] Hannam University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Hannam University
• [雑誌論文] Essential role of autophagy in protecting neonatal haematopoietic stem cells from oxidative stress in a p62-independent manner (2021)
  • 著者名/発表者名: Nomura N, Ito C, Ooshio T, Tadokoro Y, Kohno S, Ueno M, Kobayashi M, Kasahara A, Takase Y, Kurayoshi K, Si S, Takahashi C, Komatsu M, Yanagawa T, *Hirao A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 1666
  • DOI: 10.1038/s41598-021-81076-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] p62/SQSTM1-droplet serves as a platform for autophagosome formation and anti-oxidative stress response (2021)
  • 著者名/発表者名: Kageyama S, Gudmundsson SR, Sou YS, Ichimura Y, Tamura N, Kazuno S, Ueno T, Miura Y, Noshiro D, Abe M, Mizushima T, Miura N, Okuda S, Motohashi H, Lee JA, Sakimura K, Ohe T, Noda NN, Waguri S, *Eskelinen EL, *Komatsu M.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 16
  • DOI: 10.1038/s41467-020-20185-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Autophagic receptor p62 protects against glycation‐derived toxicity and enhances viability (2020)
  • 著者名/発表者名: Aragones G, Dasuri K, Olukorede O, Francisco SG, Renneburg C, Kumsta C, Hansen M, Kageyama S, Komatsu M, Rowan S, Volkin J, Workman M, Yang W, Daza P, Ruano D, Dominguez-Martin H, Rodriguez-Navarro JA, Du XL, Brownlee MA, Bejarano E, *Taylor A.
  • 雑誌名: Aging Cell 巻: 19 ページ: e13257
  • DOI: 10.1111/acel.13257
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] LC3 lipidation is essential for TFEB activation during the lysosomal damage response to kidney injury (2020)
  • 著者名/発表者名: *Nakamura S, Shigeyama S, Minami S, ..., *Yoshimori T.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 22 ページ: 1252～1263
  • DOI: 10.1038/s41556-020-00583-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Monitoring Autophagy Flux and Activity: Principles and Applications (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueno Takashi、Komatsu Masaaki
  • 雑誌名: BioEssays 巻: 42 ページ: 2000122～2000122
  • DOI: 10.1002/bies.202000122
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibitors of the protein-protein interaction between phosphorylated p62 and Keap1 attenuate chemoresistance in a human hepatocellular carcinoma cell line (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuda Daisuke、Ohe Tomoyuki、Takahashi Kyoko、Imamura Riyo、Kojima Hirotatsu、Okabe Takayoshi、Ichimura Yoshinobu、Komatsu Masaaki、Yamamoto Masayuki、Nagano Tetsuo、Mashino Tadahiko
  • 雑誌名: Free Radical Research 巻: 30 ページ: 1～13
  • DOI: 10.1080/10715762.2020.1732955
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ユビキチン介在性選択的オートファジー (2020)
  • 著者名/発表者名: 一村義信、小松雅明
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 272 ページ: 771-781
• [雑誌論文] オートファジーとがん (2020)
  • 著者名/発表者名: 一村義信、小松雅明
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 272 ページ: 893-898
• [雑誌論文] 飢餓代謝におけるオートファジーの役割の解明へむけて――メタボローム解析によるアプローチ (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉浦悠毅、小松雅明
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 272 ページ: 951-957
• [学会発表] Autophagy and the Ufm1-system (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Komatsu
  • 学会等名: Autophagy India Network webinar lecture series 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ER-phagy Mediated by the Ufm1-System (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Komatsu
  • 学会等名: KEYSTONE SYMPOSIA Autophagy: Mechanisms and Disease
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] p62/SQSTM1-droplet serves as a platform for autophagosome formation and antioxidative stress response (2020)
  • 著者名/発表者名: Shun Kageyama, Sigurdur Gudmundsson, Yu-Shin Sou, ..., Masaaki Komatsu
  • 学会等名: KEYSTONE SYMPOSIA Autophagy: Mechanisms and Disease
  • 国際学会
• [学会発表] E3-ligase for the UFM1-system acts as an adaptor for ER-phagy (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Ishimura, Afnan El-Gowily, Nobuo N Noda , Masaaki Komatsu
  • 学会等名: KEYSTONE SYMPOSIA Autophagy: Mechanisms and Disease
  • 国際学会
• [備考] 順天堂大学医学部生理学第二講座
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/graduate/laboratory/labo/kikan_saibou/
• [備考] 日本学術振興会 日中韓フォーサイト事業 オートファジー、代謝と神経変性疾患
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/graduate/laboratory/labo/kikan_saibou/
• [備考] 文部科学省 新学術領域研究 マルチモードオートファジー 多彩な経路と選択性が織り成す自己分解系の理解
  • URL: http://proteolysis.jp/multimode_autophagy/