酵母・無細胞系を用いたオートファジー関連因子の分子機能の解明
代表者 中戸川 仁（東京工業大学・生命理工学研究科・准教授）
オートファジーの過程における最大の特徴は、分解すべきものを隔離しリソソーム／液胞に輸送するための二重膜胞「オートファゴソーム」の形成にある。オートファゴソームの形成機構の研究は、出芽酵母でのAtgタンパク質群の同定を機に大きく進展したが、これらがどのようにしてオートファゴソームの膜形成を駆動するのか、そのメカニズムは未だ不明である。その理由として、(i) Atgタンパク質の分子機能の理解が不十分である、(ii) Atgタンパク質の作用の対象となる「オートファゴソーム膜前駆体」に関する情報が欠如している、(iii) Atgタンパク質以外の必要因子の同定・解析が後れていることが挙げられる。本研究では、これら問題を解決し、オートファゴソーム形成の根底にある膜動態と分子機構の理解を大きく前進させることを目的とする。分子機構の研究に優れる出芽酵母を用い、また無細胞系を駆使して、私たちが最近同定した「膜の前駆体」の実体を明らかにし、その形成と伸張のメカニズムを解明する。さらに、機能未知のAtgタンパク質および新規関連因子の機能を解明し、膜形成の過程における具体的な役割を明らかにする。
関連論文
- Sakoh-Nakatogawa M, Matoba K, Asai E, Kirisako H, Ishii J, Noda NN, Inagaki F, *Nakatogawa H, *Ohsumi Y. Atg12–Atg5 conjugate enhances E2 activity of Atg3 by rearranging its catalytic site. Nat. Struct. Mol. Biol., 20: 433-439 (2013).
- *Nakatogawa H, Ohbayashi S, Sakoh-Nakatogawa M, Kakuta S, Suzuki SW, Kirisako H, Kondo-Kakuta C, Noda NN, Yamamoto H, Ohsumi Y. The autophagy-related protein kinase Atg1 interacts with the ubiquitin-like protein Atg8 via the Atg8 family interacting motif to facilitate autophagosome formation. J. Biol. Chem. 287: 28503-28507 (2012).
- Nakatogawa H, Ichimura Y, *Ohsumi Y. Atg8, a ubiquitin-like protein required for autophagosome formation, mediates membrane tethering and hemifusion. Cell 130: 165-178 (2007).