Elucidating the molecular mechanism underlying the fusion preparation step of autophagy

阐明自噬融合制备步骤的分子机制

基本信息

批准号：
17J02747
负责人：
中野沙緒里
金额：
$ 1.34万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

オートファジーは細胞内分解機構の一つであり、細胞内の品質管理を担う。細胞内で新規の膜が細胞質成分を取り囲みながら伸長し、膜閉鎖により二重膜構造体のオートファゴソームが完成する。リソソームは完成したオートファゴソームにのみ融合できるが、この制御機構の詳細は不明な点が多い。最近、SNAREタンパク質のsyntaxin17(STX17)がオートファゴソームとリソソームの融合を担うことが報告され、融合制御機構の一端が明らかとなった。STX17は伸長中の膜には局在せず、一方で完成したオートファゴソーム膜に特異的に局在する。従って、STX17はオートファゴソーム膜の何らかの性質の変化を認識していると考えられる。しかし、形成後期のオートファゴソーム膜がどのように性質を変化させ、成熟するかについては未解明のままである。私はSTX17の局在解析から、成熟過程におけるオートファゴソーム膜の性質変化の解明を目指した。その結果、STX17のC末端領域の塩基性アミノ酸がオートファゴソームへの局在に必須であり、この特異性はアミノ酸配列ではなく、正電荷の数に依存することを見出した。また、リポソーム膜に対してSTX17は負電荷膜嗜好性を有したため、オートファゴソーム膜は負電荷膜であることが示唆された。さらに、成熟過程においてオートファゴソーム膜の負電荷量が増加することを細胞内膜表面電荷検出プローブの局在解析から発見した。この負電荷は特定の負電荷リン脂質の濃縮により増加することが示唆された。この負電荷量の増加を抑制すると、STX17のオートファゴソームへの局在効率が有意に減少し、細胞はオートファジー不全となることを見出した。従って、オートファゴソームは負電荷量を増加させることで、リソソームと融合可能な膜へと成熟すると考えられる。現在、以上の結果をまとめ論文投稿の準備をしている。

自噬是细胞内降解机制之一，负责细胞内质量控制。新的膜在细胞内延伸，包围细胞质成分，膜闭合形成双膜结构的自噬体。溶酶体只能融合成完整的自噬体，但这种调节机制的细节仍然很大程度上未知。近日，有报道称SNARE蛋白syntaxin17（STX17）负责自噬体和溶酶体的融合，并阐明了部分融合控制机制。 STX17 不定位于伸长的膜，而它专门定位于完整的自噬体膜。因此，STX17被认为能够识别自噬体膜某些特性的变化。然而，目前尚不清楚自噬体膜在形成后期如何改变特性并成熟。我的目的是通过分析 STX17 的定位来阐明成熟过程中自噬体膜特性的变化。结果，他们发现STX17 C端区域的碱性氨基酸对于定位到自噬体至关重要，并且这种特异性不取决于氨基酸序列，而是取决于正电荷的数量。此外，由于STX17偏爱带负电的膜而不是脂质体膜，因此表明自噬体膜是带负电的膜。此外，我们通过使用细胞内膜表面电荷检测探针进行定位分析发现，自噬体膜上的负电荷量在成熟过程中增加。有人认为，这种负电荷是通过富集特定的带负电荷的磷脂而增加的。我们发现，当负电荷的增加受到抑制时，STX17对自噬体的定位效率显着降低，导致细胞自噬缺陷。因此，自噬体被认为成熟为可以通过增加负电荷量与溶酶体融合的膜。我们目前正在整理上述结果并准备提交论文。