A01-3 マクロオートファジーにおける膜動態と基質選択のメカニズム

研究代表者 中戸川 仁（Hitoshi Nakatogawa） 東京工業大学・生命理工学院　准教授 http://www.nakatogawa-lab.bio.titech.ac.jp/
研究分担者 大隅 良典（Yoshinori Ohsumi） 東京工業大学・科学技術創成研究院　栄誉教授 http://www.ohsumilab.aro.iri.titech.ac.jp/

研究課題の概要と計画

マクロオートファジーは、様々な細胞成分を“オートファゴソーム”と呼ばれる二重膜胞内に隔離し、リソソーム／液胞に輸送し、分解する。オートファゴソームの形成機構と分解基質の選択機構はマクロオートファジーのメカニズムにおける中心的課題として多くの研究者が研究の対象としてきたが、現在も未解明の問題が数多く残されている。さらに、マクロオートファジーと他のモードのオートファジーとのインターワークなど、新たな課題も生まれてきた。本計画研究では、出芽酵母、セミインタクト細胞、無細胞系を用いて、マクロオートファジーにおける (1) オートファゴソーム形成機構（前駆体膜形成機構、膜伸張機構など）、(2) 新たな分解基質選択機構、(3) マクロオートファジーとミクロオートファジーの連携を解明する。分担者の大隅は、質量分析によりマクロオートファジーで分解されるタンパク質の網羅的解析を実施し、基質選択性に関するグローバルな情報を得ると共に、プロテオミクス解析の拠点として領域内で推進される様々な研究を支援する。

生物種／実験系：出芽酵母、セミインタクト細胞、無細胞系
経路：マクロオートファジー、ミクロオートファジー
分解基質：タンパク質、核

研究代表者主要業績

Shima T, Kirisako H, Nakatogawa H. COPII vesicles contribute to autophagosomal membranes.J. Cell Biol., 2019, 218, 1503-1510.

Kotani T, Kirisako H, Koizumi M, Ohsumi Y, Nakatogawa H.The Atg2-Atg18 complex tethers pre-autophagosomal membranes to the endoplasmic reticulum for autophagosome formation.Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2018, 115, 10363-10368.

Mochida K, Oikawa Y, Kimura Y, Kirisako H, Hirano H, Ohsumi Y, Nakatogawa H. Receptor-mediated selective autophagy degrades the endoplasmic reticulum and the nucleus.Nature, 2015, 522, 359-362.

研究分担者主要業績

Iwama R, Ohsumi Y. Analysis of autophagy activated during changes in carbon source availability in yeast cells.J. Biol. Chem., 2019, 294, 5590-5603.

Makino S, Kawamata T, Iwasaki S, Ohsumi Y. Selectivity of mRNA degradation by autophagy in yeast .Nat Commun., 2021, 12(1):2316. *Recommended in Faculty Opinions

May AI, Prescott M, Ohsumi Y. Autophagy facilitates adaptation of budding yeast to respiratory growth by recycling serine for one-carbon metabolism. Nat Commun., 2020, 11(1):5052.

キーワード

Macroautophagy, microautophagy, nucleophagy, yeast, specificity in autophagic sequestration, autophagosomal membrane shaping, proteomics