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：膜界面の分子協奏から迫るオートファジーの作動原理

野田 展生研究代表者

野田 展生
北海道大学・遺伝子病制御研究所　教授
https://mechanism.igm.hokudai.ac.jp/

久米田 博之研究分担者

久米田 博之
北海道大学・先端生命科学研究院　学術専門職
https://life.sci.hokudai.ac.jp/fr/staff/hiroyuki-kumeta

研究概要

オートファジーはオートファゴソームの新生やオルガネラの再編成など、複雑な膜動態を伴う現象であり、これらは膜界面におけるタンパク質・脂質群の分子協奏によって担われる。しかしながら、これまでの研究はタンパク質に偏重しており、異種分子間の分子協奏に着目した研究は遅れてきた。本研究では、隔離膜の新生、伸展、成形、その際に生じる小胞体の再編成、さらにはマイトファジーの際に生じるミトコンドリアの再編成を駆動する膜界面現象をin vitro再構成するとともに、その際膜界面において繰り広げられる分子協奏の作動基盤をNMR、高速AFM、電子顕微鏡、X線結晶解析、超解像顕微鏡、ホログラフィック顕微鏡などの多様な構造生物学・イメージング手法により明らかとする。本領域内で扱われる他の生命現象における膜界面現象についても同様の解析を適用し、膜界面分子協奏の共通の作動原理の抽出を進める。

研究代表者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Alam JM, Maruyama T, Noshiro D, Kakuta C, Kotani T, Nakatogawa H, Noda NN. Complete set of the Atg8-E1-E2-E3 conjugation machinery forms an interaction web that mediates membrane shaping. Nat. Struct. Mol. Biol., 2024, 84, 156-169.
  2. Matoba K, Kotani T, Tsutsumi A, Tsuji T, Mori T, Noshiro D, Sugita Y, Nomura N, Iwata S, Ohsumi Y, Fujimoto T, Nakatogawa H, Kikkawa M, Noda NN. Atg9 is a lipid scramblase that mediates autophagosomal membrane expansion. Nat. Struct. Mol. Biol., 2020, 27, 1185-1193.
  3. Fujioka Y, Alam JM, Noshiro D, Mouri K, Ando T, Okada Y, May AI, Knorr RL, Suzuki K, Ohsumi Y, Noda NN. Phase separation organizes the site of autophagosome formation. Nature, 2020, 578, 301-305.

研究分担者主要業績（代表者二重線、分担者一重線）

  1. Hirane N, Yokoi Y, Kobayashi A, Yamada M, Konno T, Kumeta H, Wakui H, Otaki M, Miura Y, Kakisaka T, Kamiyama T, Taketomi A, Nouso K, Kimura S, Nishimura S-I. Site-Specific O-Glycosylation in Oncofetal Fibronectin IIICS Domain Creates Cancer Stage-Specific Biomarkers. J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 12170-12184.
  2. Suzuki K, Nojiri R, Matsusaki M, Mabuchi T, Kanemura S, Ishii K, Kumeta H, Okumura M, Saio T, Muraoka T. Redox-active chemical chaperones exhibiting promiscuous binding promote oxidative protein folding under condensed sub-millimolar conditions. Chem Sci., 2024, 15, 12676-12685.
  3. Furukawa A, Shuchi Y, Wang J, Guillen-Poza PA, Ishizuka S, Kagoshima M, Ikeno R, Kumeta H, Yamasaki S, Matsumaru T, Saitoh T, Maenaka K. Structural basis for plastic glycolipid recognition of the C-type lectin Mincle. Structure. 2023, 31, 1077-1085.

キーワード

膜界面分子協奏、液－液相分離、オートファジー、in vitro再構成、構造生物学、NMR、高速AFM

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