オートファジー分子機構とその多様性の解明

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19002015
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 大隅 良典 東京工業大学, フロンティア研究機構, 特任教授 (30114416)
• キーワード: オートファジー / ATG / タンパク質分解 / ユビキチン様タンパク質 / 膜動態

研究概要

過去の蓄積を活用し、最終年度に向けた本年度に得られた主な成果は以下の通りである。
1.Atg12-Atg5のAtg8のPE化に働くE2酵素Atg3との相互作用に必須な残基の変異解析から、促進のメカニズムの理解が進んだ。
2.高感度の顕微鏡システムにより、全てのAtgタンパク質のGFP、2xGFP融合ンパク質の構築を完了し、細胞内動態の網羅的な解析を開始した。
3.膜タンパク質であるAtg9の大半はゴルジ体に由来する膜小胞上に存在し、それらが栄養増殖時には激しく細胞質中を動いていることが、明らかとなった。Atg9は飢餓条件下にはオートファゴソームの外膜に局在することが、形態学的、生化学的な解析から明らかとなった。Atg9小胞の精製が進み、その解析が進んだ。
4.atg変異株は培養液のpHを上げることで生存率を維持できることが明らかになった。しかしこの時細胞はミトコンドリアの機能不全を引き起こし、全ての細胞がρ_0となる。ρ_0細胞はATG遺伝子の有無に関わらず飢餓条件下で生存率が低下する。長年の謎であったオートファジー不能変異株が示す、飢餓下に生存率が低下する原因が飢餓下に起こるミトコンドリアの不全によるROS発生に起因することが明らかとなった
5.北大稲垣研との共同研究により、結合反応系に関わる因子の構造決定が完了した。さらにそれらの複合体の構造も、解くことができた。飢餓誘導の最も基部をなすAtg17-Atg29-Atg31複合体などは、構造解析に適した結晶が得られないので、耐熱性酵母のATG遺伝子候補遺伝子を検索しS.cerevisiaeの変異を相補性から、確かにそれらの大半がオートファジー遺伝子として機能していることが明らかとなった。これらのタンパク質はサイズが小さく安定であるので今後構造解析が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Starvation induced cell death in autophagy-defective yeast mutants is caused by mitochondria dysfunction. (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki SW, Onodera J, Ohsumi Y
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 ページ: e17412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tor directly controls the Atgl kinase complex to regulate autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kamada Y, Yoshino K, Kondo C, Kawamata T, Oshiro N, Yonezawa K, Ohsumi Y.
  • 雑誌名: Mol.Cell Biol. 巻: 30 ページ: 1049-1058
  • 査読あり
• [雑誌論文] The NMR structure of the autophagy-related protein Atg8. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumeta H, Watanabe M, Nakatogawa H, Yamaguchi M, Ogura K, Adachi W, Fujioka Y, Noda NN, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J.Biomol.NMR 巻: 47 ページ: 237-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autophagy-related protein (Atg) 8-family interacting motif in Atg3 mediates the Atg3-Atg8 interaction and is crucial for the cytoplasm-to-vacuole targeting pathway. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi M, Noda NN, Nakatogawa H, Kumeta H, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 29599-29607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective transport of alpha-mannosidase by autophagic pathways : identification of a novel receptor, ATG34. (2010)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Kondo C, Morimoto M, Ohsumi Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 30019-30025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective transport of alpha-mannosidase by autophagic pathways : structural basis for cargo recognition by ATG19 and ATG34. (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Y, Noda NN, Kumeta H, Suzuki K, Ohsumi Y, Inagaki F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 285 ページ: 30026-30033
  • 査読あり
• [学会発表] Autophagy in Yeast : Looking Back on the Past Two Decades and Future Perspective. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: Keystone Meeting
  • 発表場所: Whistler, Canada
  • 年月日: 20110327-20110401
• [学会発表] Two Ubiquitin-Like Conjugation Reactions Essential for Autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting
  • 発表場所: The Banbury Center, USA
  • 年月日: 20101114-20101117
• [学会発表] Autophagy in Yeast. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: Sino-Japan Symposium on Autophagy
  • 発表場所: Shanxi Normal Univ.China
  • 年月日: 20101015-20101017
• [学会発表] Molecular dissection of membrane dynamics in autophagosome formation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Protein Community
  • 発表場所: Nara, JAPAN
  • 年月日: 20100913-20100916
• [学会発表] Molecular machinery and physiological roles of autophagy in Yeast. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: Swiss Yeast Meeting
  • 発表場所: Swiss
  • 年月日: 20100905-20100908
• [学会発表] Membrane dynamic during autophagy in yeast. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: Naito Conference
  • 発表場所: Sapporo, JAPAN
  • 年月日: 20100629-20100702
• [学会発表] Lessons from yeast on the molecular machinery of autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: GRC (Gordon Research Conference)
  • 発表場所: Ilcicco, Italy
  • 年月日: 20100425-20100430
• [学会発表] Lessons from yeast on the molecular machinery of autophagy. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ohsumi
  • 学会等名: Traffic Symposium
  • 発表場所: Kyoto, JAPAN
  • 年月日: 2010-06-04
• [備考]
  • URL: http://www.ohsumilab.aro.iri.titech.ac.jp/