オートファゴソーム-リソソーム融合を制御する分子機構の解明

阐明控制自噬体-溶酶体融合的分子机制

• 批准号: 22KJ0278
• 负责人: 後藤 孝太
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0278/
• 关键词: オートファジー; 翻訳後修飾; プレニル化; SNARE; ナノボディ; Ykt6; GGT3

コレステロール合成の中間体として生成するファルネシル基もしくはゲラニルゲラニル基がタンパク質に付加される反応はプレニル化と呼ばれ、標的タンパク質の脂質二重膜への局在と機能発揮に重要な役割を果たす。プレニル化を担う酵素として、ファルネシル転移酵素（FT）、ゲラニルゲラニル転移酵素１型（GGT1）、ゲラニルゲラニル転移酵素２型（GGT2）の３つが知られていたが、最近、我々は第４のプレニル転移酵素としてゲラニルゲラニル転移酵素３型（GGT3）を見出し、その基質としてYkt6を同定した (Shirakawa et al., EMBO J, 2020)。Ykt6は細胞内膜融合を制御するSNAREタンパク質ファミリーの一員であり、近年、オートファゴソームとリソソームの融合を制御する因子として注目されている。Ykt6はC末端に保存された2つのシステイン（Cys194とCys195）を持ち、Cys195がFTによるファルネシル化を受けた後、Cys194がGGT3によるゲラニルゲラニル化を受けてダブルプレニル型となり、分子内で"閉じた"構造をとって細胞質に不活性な状態で存在する。細胞質中のYkt6は何らかの刺激により、脂質二重膜に局在する。Ykt6のプレニル化はオートファゴソーム-リソソーム融合に重要な役割を果たすと考えられるが分子メカニズムは明らかではない。本年度、我々は、コンフォメーション選択的な抗Ykt6 nanobody（ラクダ科の動物が持つ重鎖抗体の可変領域ドメイン）を複数単離し、膜結合型、細胞質型それぞれのYkt6に対する結合性を評価する実験系を確立した。この系を用いた実験の結果、GGT３によるゲラニルゲラニル化を受けたYkt6は自身に構造変化を起こして"開いた"構造をとり、脂質二重膜へ局在可能になる事を見出した。

在胆固醇合成中作为中间体产生的Farnesyl基团或黄烷基基团被称为蛋白质的反应称为蛋白质，并且在靶蛋白在脂质双层膜上的定位和锻炼中起重要作用。造成前化的三种酶是已知的：Farnesylysylansylansferase（FT），黄烷基凝集酶转移酶1型（GGT1）和geranylgeranylymylysylymylymylymyltransferase 2型（GGT2）（GGT2）。最近，我们发现黄烷基凝血酶转移酶3型（GGT3）是第四个前转移酶，并将YKT6鉴定为其底物（Shirakawa等人，Embo J，2020年）。 YKT6是调节细胞内膜融合的SNARE蛋白质家族的成员，最近引起了人们的注意，作为调节自噬体和溶酶体融合的因素。 YKT6在C末端（Cys194和Cys195）中具有两个半胱氨酸，并且在Cys195通过FT进行Farnesylation后，Cys194通过GGT3经历Geranylgeranylation，GGT3会成为双蛋白基形式，并且在Molecule中存在于“封闭”结构中，并在Molecule中存在IS Active and Actlive and Actlive and Actlive and cy.s cy.s cytl and cy.s and cyp and cyp。细胞质中的YKT6通过一些刺激位于脂质双层。尽管YKT6的前化被认为在自噬体 - 溶酶体融合中起重要作用，但分子机制尚不清楚。今年，我们分离了多种构型选择性抗YKT6纳米病（Camelid Animals持有的重链抗体的可变区域结构域），并建立了一个实验系统，以评估膜结合和细胞质类型与YKT6的结合特性。通过实验使用该系统，发现通过GGT3进行了黄烷基凝集酰化的YKT6本身就经历了结构变化，具有“开放”结构，并且位于脂质双层膜上。

项目成果

「ダブルプレニル Ykt6による膜融合の分子機構」 Molecular Mechanism of Membrane Fusion Regulated by Doubly Prenylated Ykt6.

“双异戊二烯化Ykt6调控膜融合的分子机制”

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤孝太;坂田菜摘;堀内久徳;白川龍太郎
• 通讯作者: 白川龍太郎