ポイント
- オートファジー関連（ＡＴＧ）分子が構成する細胞内高次構造体の１つであるＡＴＧ３～ＬＣ３複合体が、オートファジー機能を発揮するために膜と相互作用する詳細な分子メカニズムは不明でした。
- ＡＴＧ３の両親媒性αヘリックスはユニークな物理化学的な性質を持っており、単なる膜結合だけではなく、オートファジー誘導時に生じるＬＣ３分子の脂質化反応に必要な膜上でのＡＴＧ３～ＬＣ３複合体のダイナミックな動態制御に関わっていることを明らかにしました。
- 細胞内の動的高次構造体と膜が相互作用する複雑な分子メカニズムを解析するための新たな方法論を提示するものであり、他の分子の制御機構解明への貢献が期待されます。
東京大学 大学院医学系研究科の西村 多喜 特任講師と水島 昇 教授らの研究グループは、オートファジー関連（ＡＴＧ）分子が構成する細胞内高次構造体の１つであるＡＴＧ３～ＬＣ３複合体が膜と相互作用する詳細な分子メカニズムを明らかにしました。膜相互作用に関与する領域として両親媒性αヘリックスが知られていましたが、ＡＴＧ３の両親媒性αヘリックスが一般的なものと比べてユニークな物理化学的な性質があることを、教師なし機械学習を用いた解析により見いだしました。また、全原子分子動力学シミュレーションや生細胞イメージング観察により、ＡＴＧ３～ＬＣ３複合体が膜上でオートファジーにおける効率的なＬＣ３分子の脂質化反応に必要なダイナミックな挙動を示す動的な高次構造体であることや、ＡＴＧ３の両親媒性αヘリックスのユニークな性質がその動態制御に重要であることを明らかにしました。本研究成果は細胞内の動的高次構造体と膜が相互作用する複雑な分子メカニズムを解析するための新たな方法論を提示するものであり、他の分子の制御機構解明への貢献が期待されます。
なお、本研究成果は米国時間６月２３日に学会誌「Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ」に掲載されます。
本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） さきがけ「動的なオルガネラコンタクトネットワーク制御機構の解明（ＪＰＭＪＰＲ２０ＥＣ）」、学術変革領域Ｂ「ポストリソソームシグナルを駆動する脂質因子の解析（２１Ｈ０５１４６）」、ＪＳＴ－ＥＲＡＴＯ「水島細胞内分解ダイナミクスプロジェクト（ＪＰＭＪＥＲ１７０２）」、特別推進研究「膜構造の分解を基軸とした細胞内分解の研究（２２Ｈ０４９１９）」、日本応用酵素協会研究助成の支援により実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（５６８ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Unique Amphipathic α-helix Drives Membrane Insertion and Enzymatic Activity of ATG3”
- ＤＯＩ：10.1126/sciadv.adh1281
＜お問い合わせ先＞
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東京大学 大学院医学系研究科 特任講師
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