| 研究領域 | オートファジーの集学的研究：分子基盤から疾患まで |
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| 研究課題/領域番号 |
26111513
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
岡本 浩二 大阪大学, 生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (40455217)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 選択的オートファジー / オルガネラ分解 / 新生ポリペプチド鎖結合因子 / 分子シャペロン / 出芽酵母 |
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| 研究実績の概要 |
オートファジーは酵母からヒトまで保存された主要な分解経路であり、その分子機構と生理機能に関する研究が爆発的に進展している。従来、オートファジーは大規模かつ非特異的な分解システムとして認識されてきたが、特定のタンパク質やオルガネラの選択的分解にも重要な役割を果たしていることが理解されつつある。とりわけ、ミトコンドリアを特異的に丸ごと分別・除去する機構は「マイトファジー」と呼ばれ、ミトコンドリアの量や品質を管理するシステムとして脚光を浴びているが、その詳細な仕組みは未だ多くの謎に包まれている。本研究では、新生ポリペプチド鎖結合複合体NACの構成因子Egd1の欠失が引き起こすマイトファジー不全の機序の解明と、選択的ミトコンドリア分解におけるEgd1関連因子の役割の理解を目的として解析を進めた。
その結果、リボソームとの結合を阻害するアミノ酸置換をEgd1に導入すると、マイトファジーが低下することを見出した。これと同様に、Egd1との結合に直接関与するリボソームサブユニットを欠失させると、マイトファジーが部分的に抑制されることがわかった。これらの知見から、Egd1と相互作用する新生ポリペプチド鎖の中に未知のマイトファジー関連因子があり、その相互作用はマイトファジーに寄与することが考えられる。一方、リボソームへEgd1を強制的にアンカーさせても、マイトファジーは影響を受けないことから、遊離型のEgd1はマイトファジーに直接関与しないことが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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年度の研究成果については、想定外の新展開として特筆すべき点がある。
それは、Egd1と結合する新規因子のマイトファジーへの関与が示唆されたことである。この因子をAtg41として同定し、解析を進めた。Atg41はミトコンドリア外膜タンパク質であり、ヒトホモログも存在する。その発現量は非常に大きいことが知られているが、分子機能についてはまだよくわかっていない。Atg41を欠失した細胞でマイトファジーを調べたところ、Egd1欠失細胞と同程度の抑制が認められた。通常、マイトファジーが誘導される条件下では、ミトコンドリアはチューブラー・ネットワークから小さな断片へと変化する。驚いたことに、Atg41欠失細胞のミトコンドリアは断片化することなく、チューブラー・ネットワークを維持していることがわかった。一方、マイトファジーが誘導されない増殖期においては、野生株とAtg41欠失変異株の間にミトコンドリア形態の違いは認められなかった。
以上の成果を踏まえ、研究計画を超えて予想以上に進展していると評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度においては、「Atg41のマイトファジーにおける機能」に焦点を絞り、解析を進めてゆく。これまでの知見から、（１）Atg41はマイトファジー特異的なミトコンドリア分裂因子である可能性と、（２）Egd1に依存してミトコンドリアに輸送されるタンパク質の中にマイトファジー特異的なミトコンドリア分裂因子が存在する可能性が提起される。そこで、①Atg41およびEgd1二重欠失細胞のマイトファジーを調べ、遺伝学的関係を明らかにする、②Atg41およびDnm1（既知のミトコンドリア分裂因子）の二重欠失細胞のマイトファジーを調べ、ミトコンドリア形態との相関関係を明らかにする、③Dnm1やその他の膜変形因子のミトコンドリア局在とそのAtg41依存性を蛍光顕微鏡で観察する、④Atg41およびEgd1両方と物理的に相互作用するタンパク質を免疫沈降により濃縮し、質量分析により同定する。これらの解析により、Atg41がどのようにミトコンドリア形態およびマイトファジーに働いているかが理解できるものと考えている。
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