Regulatory mechanisms of selective mitochondrial degradation via ubiquitin-related pathways

通过泛素相关途径选择性线粒体降解的调控机制

基本信息

批准号：
19F19816
负责人：
岡本浩二
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
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：
2019-11-08 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

余剰または不良ミトコンドリアの丸ごと隔離・除去は、進化的に保存された基本的な機構であり、オートファジーの仕組みを利用していることから、「マイトファジー」と呼ばれ、その破綻は様々な疾患を引き起こす可能性が提起されているが、詳細な分子機構は未だ多くの謎に包まれている。一方、タンパク質のユビキチン化および脱ユビキチン化は、タンパク質の翻訳後修飾の一つであり、細胞内で様々な役割を果たしているが、出芽酵母のマイトファジーやオートファジーとの関連は未解明な点が多い。本研究の目的は、出芽酵母のマイトファジーの制御において、ユビキチン関連経路がどのように機能しているかを明らかにすることである。とりわけ、脱ユビキチン化酵素（DUB）に着目し、それらの分子機能の解明を目指した。前年度までに、21種類のDUBをコードする遺伝子の破壊株を作成・解析し、Doa4およびUbp6の欠損細胞でマイトファジーが強く抑制されていることを見出した。本年度の研究において、Doa4およびUbp6の酵素活性を失った変異体を発現する酵母株を作成・解析した結果、遺伝子欠損株と同様にマイトファジーが野生株の30-40%に低下することがわかった。また、小胞体やペルオキシソームの選択的オートファジー、バルクオートファジーにも、Doa4およびUbp6が寄与していることを明らかにした。一方、細胞質から液胞へタンパク質を輸送する選択的オートファジー（Cvt経路）については、Doa4およびUbp6の欠損細胞は野生株と同様であった。なお、過去の研究から、Doa4およびUbp6の欠損細胞で遊離ユビキチン量が減少していることが報告されている。そこで、これらの変異細胞でユビキチンを過剰発現したところ、マイトファジーが野生株の60-70%にまで回復した。以上の知見から、マイトファジーは遊離ユビキチンを必要とすることが示唆される。

隔离和去除盈余或线粒体不良是一种进化保守的基本机制，并使用自噬的机制，称为“ mitephagy”，尽管已经升高了其失败以引起多种疾病，但详细的分子机制仍然笼罩在许多奥秘中。另一方面，蛋白质的泛素化和去泛素化是蛋白质的翻译后修饰之一，并在细胞中扮演多种作用，但是关于它们与发芽酵母的线粒体和自噬的关联，有许多不清楚的观点。这项研究的目的是阐明泛素相关的途径如何在发芽酵母中线粒体的调节中起作用。特别是，我们专注于去泛素酶（DUB），旨在阐明它们的分子功能。直到上一年，我们创建并分析了21种配音基因的破坏菌株，发现线粒体在缺乏DOA4和UBP6的细胞中受到了强烈抑制。在今年的研究中，我们创建并分析了表达突变体的酵母菌菌株，这些突变体失去了DOA4和UBP6的酶活性，发现线粒体降低到30-40％的野生菌株，就像患有基因缺陷型菌株的野生菌株一样。我们还透露，DOA4和UBP6有助于内质网和过氧化物酶体的选择性自噬和散装自噬。另一方面，关于将蛋白质从细胞质转运到液泡的选择性自噬（CVT途径），DOA4和UBP6缺乏的细胞与野生菌株相似。先前的研究报告说，缺乏DOA4和UBP6的细胞中游离泛素的量减少。因此，在这些突变细胞中过表达了泛素，线粒体被恢复到野生应变的60-70％。以上发现表明线粒体需要游离泛素。