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ユビキチン様タンパク質修飾システムを介したオートファゴソーム膜伸展機構の解明

阐明泛素样蛋白修饰系统介导的自噬体膜延伸机制

基本信息

批准号：
18J13429
负责人：
平田恵理
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13429/
关键词：
オートファジー Atg4 Atg8 隔離膜出芽酵母

项目摘要

オートファジーが誘導されると液胞上の一点に隔離膜(IM)が形成され、最終的に二重膜のオルガネラであるオートファゴソーム(AP)が完成する。オートファゴソーム形成過程においてAtg8は合成されるとすぐにシステインプロテアーゼであるAtg4によってC末端のアルギニン残基が切断されてグリシン残基が露出する（Atg8G116）（切断反応）。その後Atg8はユビキチン様結合反応系によりリン脂質ホスファチジルエタノールアミン（PE）の修飾を受けAtg8-PEとなる。AP形成過程においてAtg8-PEはAtg4によって切断を受け、Atg8が遊離する（脱脂質化）。脱脂質化はオートファゴソーム形成に重要であるが、その分子メカニズムについては不明な点が残されている。本研究では、共同研究グループによって解かれた出芽酵母Atg4の結晶構造をもとに、Atg4によるAtg8-PEの脱脂質化のメカニズムを調べた。Atg4の構造をすでに報告されているヒトAtg4の構造と比較したところ、出芽酵母に特異的な領域が存在することがわかった。この領域を欠損させて表現型を解析したところ、この領域がAtg8-PEの脱脂質化とAtg4のIMへの局在に重要であることが明らかとなった。さらに構造解析の結果から、この領域には両親媒性ヘリックスが含まれる可能性が示唆された。そこで両親媒性ヘリックスの疎水性面を構成するアミノ酸残基に変異を加えたところ、脱脂質化が阻害されることが示された。また、Atg4の両親媒性ヘリックスをAtg4以外のタンパク質の両親媒性ヘリックスと入れ替えたところ、脱脂質化の阻害が回復していた。これらの結果から、Atg4は両親媒性ヘリックスを使ってIMに局在して脱脂質化を行っている可能性が示唆された。

A point isolation film (IM) on the cell is formed, and a final double film is formed. Atg8 was synthesized in the process of formation of protein, and the C-terminal amino acid residue was cut off and exposed (Atg8G116). Atg8-PE is a modified version of Atg8-PE. AP formation process: Atg8-PE, Atg4, Atg8, etc. Degreasing is an important part of the formation of the molecular structure. In this study, we jointly studied the crystal structure of budding yeast Atg4 and the defatted structure of Atg8-PE. The structure of Atg4 is reported in this paper. The structure of Atg4 is compared with that of budding yeast. This domain is deficient in phenotype analysis, and this domain is important in Atg8-PE degreasing and Atg4 IM. The results of structural analysis show that there is a possibility that the domain is related to the affinity. The structure of the hydrophobic surface of the polymer is different from that of the hydrophobic surface, and the hydrophobic surface is different from that of the hydrophobic surface. Atg4's affinity for the medium is different from Atg4's affinity for the medium. Atg4 is the first to show the possibility of degreasing in IM.