オートファジー特異的Ｅ１酵素Ａｔｇ７の構造的基盤

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23687012
• 研究機関: 公益財団法人微生物化学研究会
• 研究代表者: 野田 展生 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 主席研究員 (40396297)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: オートファジー / Atg7 / Atg3 / Atg12-Atg5 / 構造生物学 / E1酵素 / E2酵素 / E3酵素

研究概要

ユビキチン様タンパク質Atg8がリン脂質であるホスファチジルエタノールアミン（PE）に結合することが，オートファジーの進行には極めて重要である．Atg8とPEの結合反応は，E1酵素Atg7によるAtg8の活性化ののち，Atg8がE2酵素Atg3へと渡され，続いてE3様酵素Atg12-Atg5-Atg16複合体の助けを借りてAtg8がAtg3からPEへと転移することで完結する．これまでの二年間で我々はAtg7によるAtg8活性化機構とAtg3への転移機構を構造生物学的に明らかにしてきた．本年度はAtg8がAtg3からPEへと転移する反応をAtg12-Atg5-Atg16複合体がどのように促進しているのか解析した．In vitroの系において，Atg3の活性システイン残基がAtg12-Atg5依存的に構造変化を引き起こすことを化学的に明らかにした．この構造変化によって，活性システイン残基は同じく活性に重要であるスレオニン残基と互いに向き合い，その結果転移反応が促進されることが示唆された．転移反応の促進はAtg12-Atg5非存在下でもpHをアルカリ条件にすることで達成される．アルカリ条件下のAtg3の結晶構造を調べたところ，実際に活性システイン残基の構造変化が生じており，スレオニンと向き合う構造を取っていた．すなわちE3様酵素Atg12-Atg5-Atg16複合体は中性条件下で，アルカリ条件にしたときと同様の構造変化をAtg3の活性部位に誘起し，その結果Atg8とPEの結合反応を促進していると考えられた．

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Atg12-Atg5 conjugate enhances E2 activity of Atg3 by rearranging its catalytic site (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakoh-Nakatogawa, M., Matoba, K., Asai, E., Kirisako, H., Ishii, J., Noda, N. N., Inagaki, F., Nakatogawa, H. and Ohsumi, Y
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 巻: Vol.20 ページ: 433-439
  • DOI: 10.1038/nsmb.2527
  • 査読あり
• [雑誌論文] オートファジーの構造生物学 主要Atg因子の構造の最新像と未解決課題 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31 ページ: 1355-1361
• [雑誌論文] オートファジーの構造生物学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 雑誌名: 生化学 巻: 85 ページ: 762-774
• [学会発表] Structural insights into ubiquitin-like modifications essential for autophagy.
  • 著者名/発表者名: Nobuo N. Noda
  • 学会等名: 2013 KSBMB Annual Meeting
  • 発表場所: COEX, Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 構造生物学と生化学から迫るオートファジーの分子機構
  • 著者名/発表者名: 野田 展生
  • 学会等名: 平成25年度日本生化学会関東支部例会
  • 発表場所: 山梨大学甲府キャンパス（甲府市）
  • 招待講演
• [備考] 公益財団法人微生物化学研究会微生物化学研究所分子構造解析部
  • URL: http://www.bikaken.or.jp/laboratories/molecule/summary.html