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2014 年度 実績報告書

オートファジーの分子機構の解明と細胞生理学への統合

研究課題

研究課題/領域番号 23000015
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)

研究期間 (年度) 2011-05-31 – 2016-03-31
キーワードオートファジー / ATG / タンパク質分解 / 酵母 / 細胞制御
研究実績の概要

研究計画4年次に当たる今年度の主なる成果は以下の通りである。第一の柱であるオートファジーの膜動態を支える膜動態の機構解明に関しては、
1. オートファゴソーム形成の初期過程の理解が進んだ。初期過程の制御に中心的役割を担うAtg13はN-末端HORMAドメインとC-末の長い天然変性領域からなる。TORにより高度にリン酸化されたAtg13は、飢餓により速やかに脱リン酸化が起こる。天然変性領域に多数のリン酸化部位を同定した。その領域内にAtg1とAtg17の結合領域を見いだした。これらの結合領域ペプチドとAtg1, Atg17との共結晶の構造解析から、それぞれAtg1とAtg17との結合様式が明らかになった。Atg13の脱リン酸化によってAtg1のみならずAtg17との結合が制御され、Atg1, Atg13, Atg17, Atg29, Atg31からなる5者複合体が形成される機構が明らかとなった。ついでAtg13のHORMAドメインを介してAtg9ベシクルがリクルートされことを明らかにした。
選択的オートファジーはHrr25キナーゼによるリセプターのリン酸化が重要な制御をしていることが明らかになった。
2. 第二の柱であるオートファジーの増殖時の生理機能に関しても、新たな成果が得られた。メタボローム解析から飢餓誘導のオートファジーによって、多量なRNAが分解されることを明らかにした。この過程に働くRNase(Rny1), nucleotidase(Pho8), nucleosidase(Urh1, Pnp1)を同定した。最終産物である塩基はその殆どが細胞外に排出される。生理的に重要なZnの飢餓によって顕著なオートファジーが誘導されることを見いだし, その機構の解析を進めた。非発酵培地で増殖する酵母の炭素飢餓によって誘導されるオートファジーの解析が進んだ。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまでの長年の酵母のオートファジーに関する知見の積み重ねを最大限いかして、我々のグループで、はじめて可能な精緻な解析が進んだ。現在、PASに多数のAtg1 complexが集積する機構、さらに我々が提唱したヒエラルヒーに基づくAtg機能単位の集積の分子機構の解明を図ることができると考えられる。
Atg9ベシクル、隔離膜とその前駆体膜の質量分析により、機能タンパク質、脂質に関する新しい知見が得られると考えられる。コアAtg以外の生存に必須な因子に関して近年米国、ドイツで関連した課題の解析結果が報告され始めているが, 何れも我々の結果と相容れないものである。生理学的解析は多くの未知の課題が明らかになり、分解基質の運命について明確な結果が期待できる。

今後の研究の推進方策

研究計画最終年度に当たり、研究室のスタッフも激しく変化することが予想される. 研究課題を効率よく遂行し、成果を終了時までに公表するために最大限の努力を行う予定である。
第一の課題に関しては引き続き微化研の野田展生氏との緊密な共同研究を実施する。質量分析はタンパク質、ペプチドは横浜市大、平野久氏, 脂質に関しては東大、新井洋由氏との共同研究として進める。
第二の課題に関して現在進行中で今後の発展が期待されるRNAの分解の選択性、タンパク質の液胞内分解の詳細と、その手法を用いた選択性の網羅的な解析を目指す。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 12件)

  • [雑誌論文] Bulk RNA degradation by nitrogen starvation-induced autophagy in yeast2015

    • 著者名/発表者名
      Huang H*, Kawamata T*, Horie T, Tsugawa H, Nakayama Y, Ohsumi Y**, Fukusaki E**.
    • 雑誌名

      EMBO J.

      巻: 34 ページ: 154-168

    • DOI

      10.15252/embj.201489083

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localization of Atg3 to autophagy-related membranes and its enhancement by the Atg8-family interacting motif to promote expansion of the membranes2015

    • 著者名/発表者名
      Sakoh-Nakatogawa M, Kirisako H, Nakatogawa H*, Ohsumi Y*
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 589 ページ: 744-749

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2015.02.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atgl3 HORMA domain recruits Atg9 vesicles during autophagosome formation2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, S.W., Yamamoto, H., Oikawa, Y., Kondo-Kakuta, C., Kimura, Y., Hirano, H., and Ohsumi, Y.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA.

      巻: 112 ページ: 3350-3355

    • DOI

      10.1073/pnas.1421092112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organ-specific quality control of plant peroxisomes is mediated by autophagy2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshimoto K, Shibata M, Kondo M, Oikawa K, Sato M, Toyooka K, Shirasu K, Nishimura M, Ohsumi Y.
    • 雑誌名

      J. Cell Sci

      巻: 127 ページ: 1161-1168

    • DOI

      10.1242/jcs.139709

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Yeast and mammalian autophagosomes exhibit distinct phosphatidylinositol 3-phosphate asymmetries2014

    • 著者名/発表者名
      Cheng J, Fujita A, Yamamoto H, Tatematsu T, Kakuta S, Obara K, Ohsumi Y, Fujimoto T.
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 5

    • DOI

      10.1038/ncomms4207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proteomic profiling of autophagosome cargo in Saccharomyces cerevisiae2014

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K, Nakamura S, Morimoto M, Fujii K, Noda NN, Inagaki F, Ohsumi Y.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 9

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0091651

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural basis of starvation-induced assembly of the autophagy initiation complex2014

    • 著者名/発表者名
      Fujioka Y*, Suzuki SW*, Yamamoto H*, Kondo-Kakuta C, Kimura Y, Hirano H, Akada R, Inagaki F, Ohsumi Y**, Noda NN**. * These authors contributed eaually to this work. ** Corresponding authors.
    • 雑誌名

      Nat. Struct. Mol. Biol.

      巻: 21 ページ: 513-521

    • DOI

      10.1038/nsmb.2822

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hrr25 triggers selective autophagy-related pathways by phosphorylating receptor proteins2014

    • 著者名/発表者名
      Tanaka C, Tan LJ, Mochida K, Kirisako H, Koizumi M, Asai E, Sakoh-Nakatogawa M, Ohsumi Y, Nakatogawa H.
    • 雑誌名

      J. Cell Biol

      巻: 207 ページ: 91-105

    • DOI

      10.1083/jcb.201402128

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hrr25 phosphorylates the autophagic receptor Atg34 to promote vacuolar transport of α-mannosidase under nitrogen starvation conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Mochida K, Ohsumi Y, Nakatogawa H.
    • 雑誌名

      FEBS Lett

      巻: 588 ページ: 3862-3869

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2014.09.032.Epub2014Oct2

    • 査読あり
  • [学会発表] Looking back on my 27 years of autophagy research2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      7th. ISA
    • 発表場所
      Yellow mountain, China
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Yeast as a model organism in autophagy research2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      16th Northeastern Asian Symposium
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2014-12-19 – 2014-12-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dissection of autophagy in Yeast2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      ASCB
    • 発表場所
      Philadelphia USA
    • 年月日
      2014-12-06 – 2014-12-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Lessons from yeast- 25 years of autophagy studies-2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      EMBO annual member meeting
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-10-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Lessons from yeast : Looking back of 26 years of studies on autophagy2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      2nd International Picobiology Institute Symposium
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Looking Back on 26 Years of Autophagy Research2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      Uppsala University-Tokyo Tech Joint Symposium‘Breakthroughs in Science & Technology for the21st century'in cooperation with JSPS
    • 発表場所
      Uppsala University, Sweden
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Mechanism and Physiological Roles of Autophagy2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      The 12th International Symposium for Future Drug Discovery and Medical Care
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵母のオートファジー研究から見えてきた今後の課題2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      日本病態プロテアーゼ学会(JSPP)学術会議
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪府)
    • 年月日
      2014-08-08 – 2014-08-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Machinery for Autophagosome Formation in Yeast2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      CSHA
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2014-06-16 – 2014-06-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dissection of Autophagy Intracellular Recycling System2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      KSU International Symposium : Cutting Edge of Life Sciences
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-05-30 – 2014-05-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dissection of Autophagy- Intracellular Recycling System-2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      EMBO Meeting
    • 発表場所
      Dubrovnik, Croatia
    • 年月日
      2014-05-23 – 2014-05-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Unique Two Conjugation Systems Required for Autophagy2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ohsumi
    • 学会等名
      ASBMB Annual Meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2014-04-26 – 2014-04-30
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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