オートファジーから拡がる膜界面生物学

研究組織

計画研究

課題名：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

中戸川 仁研究代表者

中戸川 仁
東京科学大学・総合研究院・細胞制御工学研究センター　教授
http://www.nakatogawa-lab.bio.titech.ac.jp/

本田 郁子研究分担者

本田 郁子
東京大学・大学院医学系研究科　准教授
https://molbiolut.jp/

Alexander I. May 研究代表者

Alexander I. May
東京科学大学・総合研究院・細胞制御工学研究センター　助教
http://www.ohsumilab.rcb.iir.titech.ac.jp/

研究概要

オートファジーは、細胞質の一部をオートファゴソームと呼ばれる二重膜小胞内に隔離し、リソソームあるいは液胞内に隔離し、分解する。これまでの研究により、関連タンパク質個々の分子機能が明らかになり、オートファゴソーム形成機構の研究は、膜の形成原理に迫る新たなフェーズに入った。本研究では、関連タンパク質が液滴や高次会合体を形成して膜の形成や変形を駆動するメカニズムなど、膜界面でのタンパク質と脂質の分子協奏に着目してオートファジーにおける膜ダイナミクスを支える分子機構を明らかにする。具体的には、以下の3つの項目に取り組む。
① 膜界面で駆動されるオートファゴソーム形成のメカニズム
② 形成途中のオートファゴソーム膜の膜界面での形態制御
③ オルガネラを標的とするオートファジーにおける膜界面でのオルガネラ変形のメカニズム

研究代表者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Kotani T, Sakai Y, Kirisako H, Kakuta C, Kakuta S, Ohsumi Y, Nakatogawa H* (2023) A mechanism that ensures non-selective cytoplasm degradation by autophagy. Nat. Commun.,14, 5815.
  2. 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.
  3. 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（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Kurikawa Y**, Koyama-Honda I**, *, Tamura N, Koike S, Mizushima N*. Organelle landscape analysis using a multi-parametric particle-based method. PLOS Biology, 2024, 22, e3002777.
  2. Takahashi S, Saito C, Koyama-Honda I*, Mizushima N*. Quantitative 3D correlative light and electron microscopy of organelle association during autophagy. Cell Struct Funct., 2022, 47, 89-99.
  3. Tsuboyama K**, Koyama-Honda I**, Sakamaki Y, Koike M, Morishita H, Mizushima N*. The ATG conjugation systems are important for degradation of the inner autophagosomal membrane. Science, 2016, 354, 1036-1041.
  4. Wang Y, Li S, Mokbel M, May AI, Liang Z, Zeng Y, Wang W, Zhang H, Yu F, Sporbeck K, Jiang L, Aland S, Agudo-Canalejo J, Knorr RL*, Fang X*. Biomolecular condensates mediate bending and scission of endosome membranes. Nature, 2024, 634, 1204.
  5. Kusumaatmaja*,** H, May AI*,**, Knorr RL*,**. Intracellular wetting mediates contacts between liquid compartments and membrane-bound organelles. J Cell Biol, 2021, 220, e202103175.
  6. May AI, Prescott M, Ohsumi Y. Autophagy facilitates adaptation of budding yeast to respiratory growth by recycling serine for one-carbon metabolism. Nat Commun, 11, 5052.

    * Corresponding author. **Equal contribution

キーワード

オートファジー、オートファゴソーム、オルガネラ、膜形態制御、出芽酵母、哺乳類培養細胞

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