酵母自食作用関連因子の網羅的分離とそのネットワークの構築

細胞は飢餓時においてタンパク質合成を抑えるとともに、自食作用(autophagy)によって細胞質成分を非特異的に分解/再利用することによって限られたアミノ酸を効率よく利用している。自食作用においては、液胞近傍のドット状構造体であるPAS(pre-autophagosomal structure)から細胞質成分を非特異的に取り囲むように二重膜小胞(オートファゴソーム)が形成され、これが液胞と融合して内容物が分解される。本研究室を中心とした酵母を使ったスクリーニングにより、これまで27のAtg因子が自食作用(autophagy)に必須な因子として明らかとなっている。オートファゴソーム形成に必要なAtg因子はPASに局在し、そこでオートファゴソーム形成を行っている。こうしたAtg因子の中でAtg9は膜貫通型タンパクであることと、その細胞内局在がPASだけでなく細胞質中を動き回る無数の小さなドット状構造体にも見られる点でユニークな存在である。またAtg9pは他の多くのAtg因子のPASへの局在に必要とされる一方、それ自身のPASへの局在は他のAtg因子を必要としないことから、PAS形成の初期段階に機能していると考えられるようになってきた。しかしApg9p自身のPASへの局在機構は未知である。これまでの研究によりAtg9自身のdomain解析によってN末端およびC末端の親水性領域がPASへの局在化に必要なことが分かった。この領域を欠いた変異Atg9(ΔN-Atg9およびΔC-Atg9)は細胞質中の動くドット状構造体には局在するがPASには局在しない。しかし、これらを野生型全長Apg9pと共発現するとPASへの局在能を回復する。このことはAtg9同士が複合体を形成していることを示唆しており、実際、免疫沈降実験によりこの相互作用が確認された。また、ΔN-Atg9とΔC-Atg9を共発現させた場合でもPASへの局在が回復する。ΔN-Atg9とΔC-Atg9は免疫沈降で共沈しうることからN末とC末の親水性領域はPASへの局在化において、複合体内の異なる分子間でtransに作用しうることが示された。また、Atg9膜貫通領域における変異は不安定化を起こすが、ER associated degradationに関わる因子の破壊株で発現させると変異Atg9の発現量が増加した。したがって、Atg9がPASに局在化する過程でERの関与が考えられ、現在解析中である。

細胞は飢餓時においてタンパク質合成を抑えるとともに、自食作用(autophagy)によって細胞質成分を非特異的に分解/再利用することによって限られたアミノ酸を効率よく利用している。自食作用においては、液胞近傍のドット状構造体であるPAS(pre-autophagosomal structure)から細胞質成分を非特異的に取り囲むように二重膜小胞(オートファゴソーム)が形成され、これが液胞と融合して内容物が分解される。本研究室を中心とした酵母を使ったスクリーニングにより、これまで27のAtg因子が自食作用(autophagy)に必須な因子として明らかとなっている。オートファゴソーム形成に必要なAtg因子はPASに局在し、そこでオートファゴソーム形成を行っている。こうしたAtg因子の中でAtg9は膜貫通型タンパクであることと、その細胞内局在がPASだけでなく細胞質中を動き回る無数の小さなドット状構造体にも見られる点でユニークな存在である。またAtg9pは他の多くのAtg因子のPASへの局在に必要とされる一方、それ自身のPASへの局在は他のAtg因子を必要としないことから、PAS形成の初期段階に機能していると考えられるようになってきた。しかしApg9p自身のPASへの局在機構は未知である。これまでの研究によりAtg9自身のdomain解析によってN末端およびC末端の親水性領域がPASへの局在化に必要なことが分かった。この領域を欠いた変異Atg9(ΔN-Atg9およびΔC-Atg9)は細胞質中の動くドット状構造体には局在するがPASには局在しない。しかし、これらを野生型全長Apg9pと共発現するとPASへの局在能を回復する。このことはAtg9同士が複合体を形成していることを示唆しており、実際、免疫沈降実験によりこの相互作用が確認された。また、ΔN-Atg9とΔC-Atg9を共発現させた場合でもPASへの局在が回復する。ΔN-Atg9とΔC-Atg9は免疫沈降で共沈しうることからN末とC末の親水性領域はPASへの局在化において、複合体内の異なる分子間でtransに作用しうることが示された。また、Atg9膜貫通領域における変異は不安定化を起こすが、ER associated degradationに関わる因子の破壊株で発現させると変異Atg9の発現量が増加した。したがって、Atg9がPASに局在化する過程でERの関与が考えられ、現在解析中である。