2017 Fiscal Year Research-status Report
オルガネラの健常性を支えるオートファジー・脂質代謝の分子機構解明
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16K07689
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
奥 公秀 京都大学, 農学研究科, 助教 (10511230)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | オートファジー / カルジオリピン / 脂肪滴 / ペルオキシソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題においては、細胞が持つ、オルガネラの健常性を維持するための分子機構を明らかにすることを主たる目的としている。またオルガネラの中でも特に、ミトコンドリア・ペルオキシソーム・脂肪滴の健常性（恒常性）維持について研究を進めている。
平成29年度の研究成果としては、脂肪滴の分解に機能する分子機構の解明、およびミトコンドリア脂質であるカルジオリピンのアシル基リモデリングの分子機構の解明に関して大きな進展があった。まず出芽酵母における脂肪滴分解に関しては、酵母の生育炭素源の変換時に液胞膜が直接脂肪滴を取り囲む形態が見られ、オートファジーの中でもミクロオートファジーという様式の膜動態を介して脂肪滴が分解されること、またその分解には一般的なマクロオートファジーに機能するAtg1は必要ではなく、エンドソームにおける多胞体（Multivesicular body)形成に機能するESCRTタンパク質が必要であることを見いだした。ESCRTタンパク質のうちのひとつVps27は脂肪滴分解が誘導されるタイミングで液胞膜上に移行することも見いだし、ESCRTタンパク質による液胞膜の直接的な変形作用が脂肪滴分解につながるミクロオートファジーに機能することが強く示唆された。
カルジオリピンの機能解析については、本研究課題のこれまでの成果である、出芽酵母Taz1酵素が不飽和脂肪酸を優先的に組み込む活性の発見をさらに展開し、不飽和脂肪酸の構造差異（シス、トランス）や、不飽和脂肪酸の供給源となるフォスファチジルコリンの位置（sn-1、sn-2）をTaz1が認識することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題において明らかになった、脂肪滴の分解機構に関しては、これまで一般的なオートファジー（マクロオートファジー）に機能するAtgタンパク質が必要な機構が報告されてきたが、今回はAtgタンパク質に依存しない機構を見いだしたことに重要性がある。多くのAtgタンパク質は細胞質に新たな膜構造（オートファゴゾーム）を形成するために機能することがわかっているが、なぜそれらが液胞膜変形による脂肪滴取り込み（ミクロオートファジー）に機能するのか、ということについては詳細は不明なままである。今回の研究成果により、Atgタンパク質とは異なるESCRTタンパク質による膜変形の分子機構が明らかとなったことから、ミクロオートファジーの膜変形を支える分子機構の多様性が示された。
カルジオリピンのアシル基リモデリングの研究に関しては、前年度の研究に引き続き、アシル基転移酵素Taz1の持つ基質特異性がより詳細に示されたことが重要な成果である。ヒトのTaz1ホモログであるタファジンは、その変異がバース症候群と呼ばれる疾患の原因となることが知られていることから、酵母Taz1酵素で見いだされた基質特異性がタファジンにも存在するのか、また存在するとすればその特異性を失うことが疾患をもたらしているのか、といった点について解析の進展が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
脂肪滴の分解機構に関しては、その分解がミクロオートファジーと呼ばれる液胞膜変形による取り込み機構によることが明らかとなったこと、またその分解にESCRTタンパク質の中でも特にVps27と呼ばれるタンパク質が必要であることが判明したことをふまえ、Vps27と相互作用する脂質、タンパク質の役割について研究を進めていく。Vps27は細胞内シグナリング因子として機能する脂質であるフォスフォイノシチドの一種、フォスファチジルイノシトール 3'-モノリン酸に結合するほか、細胞内タンパク質輸送、分解などに機能するユビキチンにも結合する。そこで、これらの因子との結合を担うVps27分子内ドメインに変異を加えたものを複数作成し、その脂肪滴分解にもたらす影響を調べる。また、ユビキチン分子への変異導入等の方法により、ユビキチンが共有結合により形成するユビキチン鎖の長さや量を改変することがもたらす脂肪滴分解への影響を調べる。
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