A02班
メゾ複雑体が構築する脂質輸送場のクロススケール解析
計画研究の概要
本領域の推進する「クロススケール新生物学」の中で、私は、オートファゴソーム形成時の脂質輸送場に着目し、そこに集まるタンパク質が形成する複雑体の振る舞いをさまざまな手法で解析することで、細胞内でまさに機能する状態の複雑体の実体および作動機構から、オルガネラ間脂質輸送の基本原理の解明を目指します。
Membrane contact site (MCS)は一過的にオルガネラ間の相互作用を起こす場であり、カルシウムなどのシグナル分子や脂質、アミノ酸、金属、各種イオンなどがMCSを介して輸送されます。MCSの膜間の距離は一般的に10–30 nmで、タンパク質-タンパク質、タンパク質-脂質の相互作用により維持されます。MCSでの脂質輸送は様々なオルガネラ間で見られ、オートファジーでは小胞体と隔離膜の間で脂質輸送が行われます。オートファジーの脂質輸送場は様々なタンパク質が集まり、106の脂質分子を10分程度で小胞体から隔離膜へ輸送すると考えられています。脂質輸送を担う因子群がメゾ複雑体を形成することで脂質の大量高速輸送を可能にしていると仮説を立て、メゾ複雑体の分子間相互作用や動的挙動、構造を様々な手法で解析し、複雑体の実体を解明します。
本研究によりMCSでの脂質輸送機構に関する基本原理が明らかとなることで、オートファジー分野に限らず様々なオルガネラ間での脂質輸送機構に関する知見が得られることが期待されます。そして個々のタンパク質単独ではなくそれらがメゾ複雑体を形成して初めてバルク脂質輸送を発揮することを実証することを目指します。
主な研究業績
- Kazuaki Matoba, Tetsuya Kotani, Akihisa Tsutsumi, Takuma Tsuji, Takaharu Mori, Daisuke Noshiro, Yuji Sugita, Norimichi Nomura, So Iwata, Yoshinori Ohsumi, Toyoshi Fujimoto, Hitoshi Nakatogawa, Masahide Kikkawa, Nobuo N. Noda. Atg9 is a lipid scramblase that mediates autophagosomal membrane expansion. Nat. Struct. Mol. Biol. 27, 1185-1193 (2020)
- Keisuke Mochida, Akinori Yamasaki, Kazuaki Matoba, Hiromi Kirisako, Nobuo N. Noda, Hitoshi Nakatogawa. Super-assembly of ER-phagy receptor Atg40 induces local ER remodeling at contacts with forming autophagosomal membranes. Nat. commun. 11, 3306 (2020)
- Machiko Sakoh-Nakatogawa, Kazuaki Matoba, Eri Asai, Hiromi Kirisako, Junko Ishii, Nobuo N. Noda, Fuyuhiko Inagaki, Hitoshi Nakatogawa and Yoshinori Ohsumi. Atg12-Atg5 conjugate enhances E2 activity of Atg3 by rearranging its catalytic site. Nat. Struct. Mol. Biol. 20, 433-439 (2013)
- Masaya Yamaguchi*, Kazuaki Matoba*, Ryoko Sawada, Yuko Fujioka, Hitoshi Nakatogawa, Hayashi Yamamoto, Yoshihiko Kobashigawa, Hisashi Hoshida, Rinji Akada, Yoshinori Ohsumi, Nobuo N. Noda and Fuyuhiko Inagaki. Non-canonical recognition and Ubl-loading of distinct E2s by autophagy-essential Atg7. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 1250-1256 (2012) * These authors contributed equally to this work.
- Kazuaki Matoba, Nobuo N. Noda. Atg12-Interacting motif is crucial for E2-E3 Interaction in Plant Atg8 System. Biol Pharm Bull. 44, 1337-1343 (2021)
- Kazuaki Matoba, Nobuo N. Noda. Structural catalog of core Atg proteins opens new era of autophagy research. J Biochem. 169, 517-525 (2021)
- Kazuaki Matoba, Nobuo N. Noda. Secret of Atg9: lipid scramblase activity drives de novo autophagosome biogenesis. Cell Death Differ. 27, 3386-3388 (2020)