Research on intracellular degradation focusing on membranous structures

以膜结构为重点的细胞内降解研究

基本信息

批准号：
22H04919
负责人：
水島昇
金额：
$ 396.45万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2028-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ユビキチンはプロテアソームでのタンパク質分解を導く標識としてよく知られているが、今回ユビキチンが細胞小器官の脂質であるホスファチジルエタノールアミンとも共有結合することを明らかにした。これがエンドソームにおける腔内小胞の形成に関わり、液胞またはリソソームでの膜分解の一端を担う可能性を示唆した。オートファジーに関しては、三次元光―電子相関顕微鏡法を用いて、オートファゴソーム膜と他の小器官との接触頻度、オートファゴソームが内包する小器官の種類を網羅的に解析し、小胞体との接触、小胞体の取込みが特に多いことを定量的に示した。また、オートファジー活性の定量的測定方法として、HaloTagを用いたプロセシングアッセイ法を開発し、それが小器官分解や非選択サイトゾル分解の測定に有用であることを報告した。本法は、感度、定量性、客観性に優れており、今後オートファジー研究のスタンダードになると考えられる。オートファジーによる小器官分解の代表として小胞体オートファジーがある。これまで、オートファゴソームによって認識される小胞体上のタンパク質（小胞体オートファジーレセプター）が複数同定されてきたが、小胞体内の環境がどのように感知されているかは不明であった。今回、CCPG1という小胞体オートファジーレセプターの内腔ドメインが、小胞体内部の変性タンパク質などを認識し、その部分をオートファジー分解に導いていることを明らかにした。フェリチンはマクロオートファジーとミクロオートファジーの2つの経路で分解されることが知られていたが、そのためにはフェリチンはNCOA4というタンパク質と共に液―液相分離を起こすことが重要であることを見出した。この成果は、腔内小胞の分解に利用することが可能であると考えられる。

众所周知，泛素是指导蛋白酶体中蛋白质降解的标签，现在我们发现泛素还与磷脂酰乙醇胺（细胞器中的一种脂质）共价结合。我们认为这可能参与内体中管腔内囊泡的形成，并在液泡或溶酶体中的膜降解中发挥作用。关于自噬，我们利用三维光电子相关显微镜全面分析了自噬体膜与其他细胞器的接触频率，以及自噬体所含细胞器的类型，定量显示了其与内质网的接触和摄取。都特别高。我们还开发了一种使用 HaloTag 作为定量测量自噬活性的方法，并报道其可用于测量细胞器降解和非选择性胞质降解。该方法具有优异的灵敏度、定量性和客观性，有望成为未来自噬研究的标准。内质网自噬是自噬降解细胞器的典型例子。迄今为止，已经鉴定出内质网上的多种被自噬体识别的蛋白质（内质网自噬受体），但尚不清楚内质网内部的环境是如何感知的。这次，我们揭示了内质网自噬受体 CCPG1 的管腔结构域能够识别内质网内的变性蛋白质，并引导它们进行自噬降解。众所周知，铁蛋白通过两种途径降解：巨自噬和微自噬，我们发现铁蛋白与一种名为 NCOA4 的蛋白质一起进行液-液相分离非常重要。据认为该结果可用于降解管腔内囊泡。