レセプター依存的マイトファジーの誘導制御と生理機能の解明

ミトコンドリアは、細胞活動に必要なATPの大半を産生する重要なオルガネラであり、その機能や量は適切に維持される必要がある。オートファジーによるミトコンドリア分解（以下マイトファジー）は、異常もしくは不要となったミトコンドリアを選択的に分解することでミトコンドリアの機能維持に貢献していると考えられている。マイトファジーは真核生物間で広く保存された現象にも関わらず、その分子機構や生理的意義は十分に解明されていない。マイトファジーの分子機構には、レセプターに依存するものとユビキチン化に依存するものがあるが、本研究では特にレセプター依存的経路によるマイトファジーに注目し、その分子機構と生理機能の解明を目指す。これまでの研究で、マイトファジー時に必要な新規因子としてAtg44を同定していた。当該年度は、その機能解析を中心に研究を進めた。Atg44はミトコンドリア膜間スペースに局在するタンパク質であり、マイトファジーに必須であるが、ペキソファジーやER-ファジー、マクロオートファジーとの関係は認められなかった。atg44破壊株は、ミトコンドリア分裂因子dnm1破壊株と同様にミトコンドリアが膨潤する形態に異常を認めたため、Atg44もミトコンドリア分裂因子であると考えられた。さらに、atg44破壊株をマイトファジー誘導条件で培養すると、ミトコンドリアから液胞表面に向かって突起が出現することを見出した。このミトコンドリア突起の形成は、Atg32、Atg11、Atg1、Atg8などのマイトファジーやオートファジー関連遺伝子依存的であること、突起上にAtg32、Atg11、Atg8が集積することから、この突起形成はマイトファジー依存的であると考えられた。こうしたことから、Atg44はマイトファジー時に機能するミトコンドリア分裂因子であると結論付けた。

ミトコンドリアは、細胞活動に必要なATPの大半を産生する重要なオルガネラであり、その機能や量は適切に維持される必要がある。オートファジーによるミトコンドリア分解（以下マイトファジー）は、異常もしくは不要となったミトコンドリアを選択的に分解することでミトコンドリアの機能維持に貢献していると考えられている。マイトファジーは真核生物間で広く保存された現象にも関わらず、その分子機構や生理的意義は十分に解明されていない。マイトファジーの分子機構には、レセプターに依存するものとユビキチン化に依存するものがあるが、本研究では特にレセプター依存的経路によるマイトファジーに注目し、その分子機構と生理機能の解明を目指す。これまでの研究で、マイトファジー時に必要な新規因子としてAtg44を同定していた。当該年度は、その機能解析を中心に研究を進めた。Atg44はミトコンドリア膜間スペースに局在するタンパク質であり、マイトファジーに必須であるが、ペキソファジーやER-ファジー、マクロオートファジーとの関係は認められなかった。atg44破壊株は、ミトコンドリア分裂因子dnm1破壊株と同様にミトコンドリアが膨潤する形態に異常を認めたため、Atg44もミトコンドリア分裂因子であると考えられた。さらに、atg44破壊株をマイトファジー誘導条件で培養すると、ミトコンドリアから液胞表面に向かって突起が出現することを見出した。このミトコンドリア突起の形成は、Atg32、Atg11、Atg1、Atg8などのマイトファジーやオートファジー関連遺伝子依存的であること、突起上にAtg32、Atg11、Atg8が集積することから、この突起形成はマイトファジー依存的であると考えられた。こうしたことから、Atg44はマイトファジー時に機能するミトコンドリア分裂因子であると結論付けた。