オートファゴソームを効率よく作る仕組みを発見 ~オートファジーの主役の働きが明らかに~

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2021-07-09 科学技術振興機構,微生物化学研究所,東京工業大学,新潟大学,順天堂大学,理化学研究所

ポイント
  • 脂質化Atg8は細胞内の不要な物質を分解する仕組み(オートファジー)で中心的な働きをするたんぱく質であり、その脂質膜上での立体構造が初めて明らかになった。
  • 脂質化Atg8は、膜の形を変化させることにより、細胞内の異物を包み込む膜(オートファゴソーム)を効率よく作っていることが分かった。
  • 細胞内でオートファゴソームを生み出す分子機構の一端が明らかとなり、それを標的とした薬剤の開発につながることが期待される。

JST 戦略的創造研究推進事業において、微生物化学研究所の野田 展生 部長、丸山 達朗 研究員らは、オートファジーで中心的に働くたんぱく質である脂質化Atg8が膜の形態を変える活性を持つことを新たに発見し、その活性がオートファゴソームを効率よく作るのに重要であることを明らかにしました。

細胞内のたんぱく質などを分解する仕組みの1つであるオートファジーにおいて、オートファゴソームの形成は分解すべき対象を決定するための極めて重要なステップです。これまでに脂質化Atg8がオートファゴソームの形成において中心的な役割を果たすことが分かっていましたが、脂質化Atg8が脂質膜上でどのように働いているのか、その実体は分かっていませんでした。

本研究グループは、まず脂質化Atg8が膜の形態を変える活性を持つことを試験管内の実験で明らかにしました。次に脂質化Atg8の立体構造を溶液核磁気共鳴(NMR)法で調べた結果、脂質化Atg8は脂質膜に対して特定の配向を取ることが分かりました。また、脂質化Atg8が脂質膜と相互作用する部位のアミノ酸を同定し、そこに変異を入れたところ、膜の形態を変える活性が失われ、オートファゴソーム形成効率も著しく低下することを見いだしました。以上のことから、脂質化Atg8は脂質膜と相互作用してその形態を変える活性を持っており、この働きによりオートファゴソームの形成を促進することを明らかにしました。

本研究によりオートファゴソーム形成に関わる分子機構の一端が解明され、今後、オートファジーを特異的に制御する薬剤の開発につながることが期待されます。

本研究成果は、2021年7月8日(英国時間)に英国科学誌「Nature Structural & Molecular Biology」のオンライン版で公開されます。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)

研究領域:「細胞内現象の時空間ダイナミクス」
(研究総括:遠藤 斗志也 京都産業大学 生命科学部 教授)

研究課題名:「多階層高次構造体群が駆動するオートファジーダイナミクス」(JPMJCR20E3)

研究代表者:野田 展生(微生物化学研究会 微生物化学研究所 部長)

研究期間:令和2年12月~令和8年3月

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“Membrane perturbation by lipidated Atg8 underlies autophagosome biogenesis”
DOI:10.1038/s41594-021-00614-5
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>
野田 展生(ノダ ノブオ)
微生物化学研究会 微生物化学研究所 構造生物学研究部 部長

<JST事業に関すること>
保田 睦子(ヤスダ ムツコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 ライフイノベーショングループ

<報道担当>
科学技術振興機構 広報課
微生物化学研究会 微生物化学研究所 知的財産情報部
東京工業大学 総務部 広報課
新潟大学 総務部 総務課 広報室
順天堂大学 総務部 文書・広報課
理化学研究所 広報室 報道担当

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