Morphometrical analysis of autophagy-related structures in budding yeast

芽殖酵母自噬相关结构的形态分析

• 批准号: 19J11061
• 负责人: 河岡 辰弥
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11061/
• 关键词: オートファジー; Atgタンパク質; 画像解析; 機械学習; 形態解析

オートファジーは真核生物において高度に保存された細胞内成分の自己分解経路である。オートファジーが誘導されると、液胞近傍にオートファジー関連（Atg）タンパク質と呼ばれるタンパク質群が集積体を形成する。Atgタンパク質の集積体を起点に、隔離膜（IM）と呼ばれるカップ状の膜構造が伸展し、分解対象を包み込んでオートファゴソーム（AP）を形成する。これら一連の構造体はオートファジー関連構造体（ARS）と呼ばれている。APの形成には19のAtgタンパク質が必須であることが知られており、それらの機能がどのように関わってAPが形成されるかについては未だ不明である。本研究では、ARSの形態やAtgタンパク質の局在に注目し、顕微鏡画像の定量解析によりAP形成時のAtgタンパク質の役割に関する知見を得ることを目的とした。本研究では、大きなAPを形成することが知られているW303二倍体株を用いてAP上でのAtgタンパク質の解析を行った。APに注目した解析を行うため、複数の形態パラメータを使用し、客観的な基準からクラスタリングによりAPを選別するシステムを開発した。ARS全体に局在することが知られているAtg8を蛍光タンパク質mRuby3で標識し、IM伸展時に他のオルガネラの相互作用領域に局在することが知られているAtgタンパク質のAPにおける局在解析を行った。その結果、局在する相互作用領域によってAPクラスターにおける共局在率が異なることが明らかとなった。また、経時的なARSの形態解析により、AP形成後期課程における形態学的な変化を詳細に解析することが可能となった。本研究により、ARSの形態解析を行う新たなツールが開発され、Atgタンパク質の機能について新たな知見を得ることに成功した。

自噬是真核生物中高度保守的细胞内成分自动解析的途径。当诱导自噬时，一组称为自噬相关（ATG）蛋白的蛋白质在液泡附近形成积累。从ATG蛋白积累开始，称为隔离膜（IM）的杯状膜结构扩展了降解的靶标，形成了自噬体（AP）。这些结构集称为自噬相关结构（ARS）。众所周知，19 ATG蛋白对于AP的形成至关重要，仍然未知其功能如何涉及AP的形成。这项研究的重点是ARS的形态和ATG蛋白的定位，旨在通过微观图像的定量分析来获取有关ATG蛋白在AP形成过程中的作用的知识。在这项研究中，我们使用已知形成大型AP的W303二倍体菌株在AP上分析了ATG蛋白。为了进行集中于AP的分析，我们开发了一个系统，该系统使用多个形态参数通过从客观标准中群集选择AP来选择AP。已知在整个ARS的ATG8用荧光蛋白mruby3标记，并且在AP中进行了ATG蛋白的定位分析，该ATG蛋白（已知在IM扩展后位于其他细胞器的相互作用区域）进行了定位分析。结果，揭示了AP簇中的共定位速率取决于局部相互作用区域。此外，随着时间的推移，ARS的形态分析使得详细分析AP形成过程中的形态变化成为可能。这项研究开发了一种用于ARS形态分析的新工具，并成功地获得了有关ATG蛋白功能的新知识。

项目成果

出芽酵母におけるオートファジー関連構造体の網羅的形態解析

酿酒酵母自噬相关结构的综合形态学分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 河岡辰弥;李楚寧;鈴木邦律
• 通讯作者: 鈴木邦律