プロテアソームとオートファジーのクロストークとその破綻による凝集体形成機構の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26860224
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 蔭山 俊 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30624225)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: オートファジー / ユビキチン-プロテアソームシステム / p62 / Atg7 / psmc1 / Nrf2 / 凝集体

研究実績の概要

本研究では、1) UPSないしはオートファジー減弱時の病態発症機構、2) 分解系の破綻による凝集体の形成および分解機構、3) UPSとオートファジーの相互作用の解明を計画している。平成26年度ではこれらの大部分の解析を終了し、すでに論文として発表した。具体的には、肝実質細胞特異的にプロテアソーム機能を減弱させたマウスは、ユビキチンおよびSqstm1/p62陽性のタンパク質凝集体形成を伴った肝障害を呈した。それら凝集体は選択的にオートファジーにより排除されており、プロテアソーム減弱マウス肝細胞においてAtg7を同時欠損させると、肝障害は劇的に増悪した。対照的に、Sqstm1/p62を欠損させた場合には、凝集体の形成は著しく抑制されるものの、肝障害の悪化は認められなかった。さらに、プロテアソーム変異マウス肝臓においてSqstm1/p62はS351がリン酸化されており、Nrf2の活性化が確認された。Nrf2の同時欠損は、肝臓プロテアソーム変異マウスの病態を著しく悪化させたことから、選択的オートファジー発動時のNrf2活性が生体防御に働くことを初めて明らかにした。本研究におけるin vivoの結果は、細胞はタンパク質恒常性の破綻に応答した複数の細胞防御機構を発揮できることを意味する。

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

平成26年度、平成27年度により遂行する予定であった研究内容の大部分を終了させ、すでに論文報告した。また、本計画の一つであったUPSおよびオートファジー障害時に形成される凝集体に蓄積するユビキチン鎖種の同定については、共同著者として別の論文にて発表した。

今後の研究の推進方策

研究目標は概ね達成されたが、平成26年度の結果より明らかになった凝集体に対するオートファジー（Aggrephagy）の誘導の分子機構は未だ不明である。この課題を解決するため、今後マウスならびに細胞の系を用いてUPS障害時のオートファジー誘導機構を解析していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] The unexpected role of polyubiquitin chains in the formation of fibrillar aggregates (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Morimoto, Erik Walinda,Harumi Fukada, Yu-Shin Sou, Shun Kageyama,Masaru Hoshino,Takashi Fujii,Hikaru Tsuchiya,Yasushi Saeki,Kyohei Arita,Mariko Ariyoshi, Hidehito Tochio, Kazuhiro Iwai, Keiichi Namba, Masaaki Komatsu, Keiji Tanaka, and Masahiro Shirakawa
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/ncomms7116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オートファジーの誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 蔭山俊
  • 雑誌名: THE LUNG perspectives 巻: 23 ページ: 47-51
• [雑誌論文] Structural determinants in GABARAP required for the selective binding and recruitment of ALFY to LC3B positive structures. (2014)
  • 著者名/発表者名: Alf Hakon Lystad, Yoshinobu Ichimura, Kenji Takagi, Yinjie Yang, Serhiy Pankiv, Yumi Kanegae, Shun Kageyama, Mariko Suzuki, Izumu Saito, Tsunehiro Mizushima, Masaaki Komatsu, and Anne Simonsen
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 15 ページ: 557-565
  • DOI: 10.1002/embr.201338003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Proteasome Dysfunction Activates Autophagy and the Keap1–Nrf2 Pathway Shun (2014)
  • 著者名/発表者名: Shun Kageyama, Yu-shin Sou, Takefumi Uemura, Satoshi Kametaka, Tetsuya Saito, Ryosuke Ishimura, Tsuguka Kouno, Lynn Bedford, R. John Maye, Myung-Shik Lee, Masayuki Yamamoto, Satoshi Waguri, Keiji Tanaka, and Masaaki Komatsu
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 289 ページ: 24944-24955
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.580357
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] オートファジーと疾患-Autophagy and disease states- (2014)
  • 著者名/発表者名: 小松雅明、蔭山俊
  • 雑誌名: 新潟県医師会報 巻: 774 ページ: 1-9
• [学会発表] Proteasome Dysfunction Activates Autophagy and the Keap1-Nrf2 Pathway (2015)
  • 著者名/発表者名: S Kageyama; Y Sou; T Uemura; S Kametaka; T Saito; R Ishimura; T Kouno; R Mayer; L Bedford; M Lee; M Yamamoto; S Waguri; K Tanaka; M Komatsu
  • 学会等名: 2015 Keystone Symposia Conference E6: Autophagy
  • 発表場所: Beaver Run Resort, Breckenridge, Colorado
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-21
• [学会発表] プロテアソーム障害は選択的オートファジーとKeap1-Nrf2システムを活性化する (2014)
  • 著者名/発表者名: 蔭山俊、曽友深、植村武文、亀高諭、斉藤哲也、石村亮輔、河野亜華、Lynn Bedford、R. John Mayer、Myung-Shik Lee、山本 雅之、和栗聡、田中啓二、小松雅明
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 展示ホール
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-26
• [学会発表] Proteasome dysfunction activates autophagy and the Keap1-Nrf2 system (2014)
  • 著者名/発表者名: Shun Kageyama, Yu-shin Sou, Takefumi Uemura, Satoshi Kametaka, Tetsuya Saito, Ryosuke Ishimura, Tsuguka Kouno, Lynn Bedford, R. John Maye, Myung-Shik Lee, Masayuki Yamamoto, Satoshi Waguri, Keiji Tanaka, and Masaaki Komatsu
  • 学会等名: 第8回オートファジー研究会・第2回新学術「オートファジー」班会議
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-10