Atg16複合体のPASへの局在化機構

私たちは最近、Atg12-Atg5-Atg16複合体（以下、Atg16複合体）をpre-autophagosomal structure (PAS)へ局在化させる新たなメカニズムを発見し、その成果がeLife誌に掲載されましたので、紹介させていただきます。

　　Atg16複合体は、PASに局在化し、Atg8のユビキチン様結合反応（PE化）を促進するE3酵素複合体です。これまでに、出芽酵母ではAtg16がAtg21との相互作用を介してAtg16複合体をPASに局在化させること、哺乳類ではATG16LがWIPI2との相互作用を介してATG16L複合体をオートファゴソーム形成サイト（PASと言っても良いと思いますが）に局在化させることが明らかにされていました（Atg21とWIPI2は共にPI3K複合体Iが産生するPI3Pに結合すると考えられます）。しかしながら、出芽酵母では、ATG21を欠失させてもAtg16複合体のPASへの局在化およびオートファジーの活性は部分的な低下に留まります。さらに、本論文の冒頭で、ATG14を欠失させた場合も、Atg16複合体のPASへの局在は完全には失われないことを示しました（Atg14/PI3PはAtg16複合体のPAS局在に必須と思っていたので少し驚きました）。さらに、Atg16複合体のPAS局在には不要とされていたATG12をATG21あるいはATG14と同時に欠失させると、Atg16複合体のPASへの局在は完全に消失しました。これらのことから、Atg16複合体のPASへの局在化には、既知のPI3P-Atg21-Atg16経路に加えて、PI3Pには依存せずAtg12に依存する未知の経路が存在することが示唆されました。本論文では最終的に、Atg12のN末端領域（ユビキチン様ドメインのN末端側の領域。E3活性には不要。）がAtg1複合体のサブユニットであるAtg17と相互作用することにより、Atg16複合体のPASへの局在化機構の一翼を担っていることを明らかにしました。Atg21とAtg12のN末端領域を両方欠失させるとAtg16複合体のPASへの局在は全く見られなくなり、オートファジーも完全に停止します。この新たに見つけたAtg1複合体-Atg12経路でリクルートされるAtg16複合体には、PI3P-Atg21-Atg16経路でリクルートされる同複合体と同様に、Atg8のPE化の促進という役割がある他、Atg1複合体によるPASの足場形成（Atg17-GFPの輝点形成）を促進するという新たな役割もあることが示唆されました。
　　哺乳類では、（ATG12ではなく）ATG16LがULK複合体のFIP200と相互作用すること、この相互作用はATG16L複合体の隔離膜への局在化に重要であることが報告されています。したがって、出芽酵母と哺乳類のどちらでも、具体的なメカニズムは異なりますが、PI3P-Atg21/WIPI2を介する経路とAtg1/ULK複合体との相互作用を介する経路の2つの経路でAtg16/ATG16L複合体がPAS/隔離膜にリクルートされるということになります。哺乳類では、2つの経路の関係は明らかになっていないと思いますが、酵母と同様に、後者の経路でリクルートされるATG16L複合体はULK複合体の集積を促進する可能性もあるのではないでしょうか。
　　PASの構築機構（オートファゴソーム形成における"nucleation"のステップ）を理解するには、今後もこうしたタンパク質間相互作用レベルでの解析（相互作用のダイナミクスや制御を含む。当然、脂質や膜とタンパク質との相互作用も）を積み重ねていく必要があります。