１．酵母のオートファジーの発見
我々は，酵母細胞が種々の栄養飢餓に応答して自己の自然界に生息する生命体にとって栄養源をいかに確保するかは最も重要である。自己をとりまく環境の栄養条件を感知して内部の活性を制御し、飢餓条件に耐えることは重要な進化上の選択圧の１つであったに違いない。オートファジー（autophagy）はそのような栄養飢餓に対する適応機能の１つである。我々はオートファジーの分子機構解明を目指して研究を進めている。
外界の栄養源が枯渇したとき細胞は自己の構成成分をリソソーム/液胞内で分解する。このオートファジーと呼ばれる細胞応答は，真核細胞に普遍的である。我々の肝細胞細胞質成分を液胞に送り込み分解すること，その機構が高等動物細胞で広く知られていたオートファジーと同様な複雑な膜現象によることを見いだした（図 1）。酵母のオートファジーは N，C，S， リン酸など様々な飢餓によって誘導される。飢餓シグナル伝達経路の解明は未解決の重要課題である。最近我々はホスファチジルイノシトールキナーゼのホモログである Tor キナーゼが栄養源の関知に重要な役割をになっていることを見いだし，その下流因子の同定を進めている。
オートファジーをめぐる最大の問題はオートファジー

では、空腹時に活発なオートファジーが誘導され，血糖値の維持が計られている。酵母細胞では，窒素源の枯渇を引き金として胞子形成という細胞分化が誘導され，このとき既存のタンパク質の大規模な分解が不可欠である。このような細胞内のバルクなタンパク質分解の主要な経路である
オートファジーは，高度に組織化された過程であるに違いない。 1955 年にリソソームが発見されて以来，細胞内分解コンパートメントの役割と分解機構は，多くの研究者の興味を駆り立ててきたが，まだ多くのことが謎である。その理由はオートファジーを検出する方法がなかったこと，リソソーム系を構成する膜系が複雑かつダイナミックなために，解析の手がかりが得られなかったことによる。に伴う大規模な膜動態の機構の解明である。オートファゴ
ソーム形成は細胞内に新たに閉じたコンパートメントを形成する機構であり，いまだ解明されていない膜現象である。細胞質の一部を取り囲む二重膜の構造体，オートファゴソーム膜が何に由来し，どのように形成されるか，オートファゴソームがいかにして液胞／リソソームと特異的に融合するか，オートリソソーム内でなぜオートファジックボディ膜が容易に分解されるのか，オートファジーがどのように制御されているかなど，興味深い課題に挑戦している。

２．オートファジーに関与する遺伝子群
酵母は複雑な過程を分子レベルで理解する上で先導的な役割を担ってきた。我々はオートファジーに関わる分子機構の解明を目的として，オートファジー不能変異（apg ）株を多数分離した。これらの株はいずれも飢餓条件下にタンパク分解を誘導できず，飢餓条件下に生存率を維持できない。これらの形質の相補を指標として，現在までにオートファジーに関わる 15 個の APG 遺伝子を同定した。これらの APG 群はそのほとんどが未知の遺伝子であったが，現在これらの遺伝子産物（Apgp）の系統的な解析が進み，オートファジーにおける個々のタンパク質の機能が明らか

図1． オートファジーを示す電子顕微鏡写真（上左）飢餓条件下の液胞蛋白分解酵素欠損株のフリーズレプリカ像。
液胞内に細胞質の一部を囲んだオートファジックボディが多数蓄積する。
（上右）細胞質に形成された二重膜構造，オートファゴソームはその外膜で液胞膜と融合し，液胞内にオートファジックボディを放出する。になり，そのネットワークが構築されつつある。

３．オートファジーに必須な新しいユビキチン様タンパク質の発見
Apgp の内 7 つのタンパク質が新しいタンパク質結合反応に関与していることが明らかとなった。Apg12p は C−（下）マウス胚性幹(ES)細胞でのオートファゴソームの形成過程。金末端の Gly 残基を介して Apg5p の中央にある Lys 残基の粒子（銀増感法）はApg5 の局在を示す。

側鎖とイソペプチド結合を形成する。この結合体の生成は

12オートファジーの進行に必須である。Apg12p はユビキチ細胞にとって必須な細胞内分解の機構は多細胞系でさらンと相同性はないが，その反応はユビキチン経路と類似のに複雑で，高等真核生物に固有の機構や制御系が存在し，反応からなっており，Apg7p，Apg10p は Apg12p の活性

オートファジーは栄養飢餓応答，細胞分化における細胞の化と結合反応に関与している（図 2）。一方 Apg8p は，再構築，細胞死，老化などの過程で様々な役割を担っていApg4p によって末端 Arg が切断された後，末端 Gly がると考えられる。植物の生活環では，液胞での分解は重要

Apg7p によって活性化され，特異的 E2 酵素 Apg3p に結合な役割を果たしていることが予想され，実際 APG 遺伝子をし，最終的に膜リン脂質ホスファチジルエタノールアミン欠損したシロイヌナズナは，飢餓応答に異常をきたし，枯に結合する。これらの全く新しいユビキチン様の反応系は死の進行が促進されることが明らかになった。一方，マウヒトに至るまで真核生物に広く保存されている。

スを用いた個体レベルでのオートファジーの網羅的観察、
APG 遺伝子破壊マウスの作成・解析も進行している。

６．オートファジーの更なる理解を目指して
細胞内分解コンパートメントにおける分解機構は，バルクな分解のみならず選択的な酵素やオルガネラの除去機構として機能することも予想されている。また，オートファゴソームが関与するマクロオートファジーとリソソーム／液胞膜の陥入によるミクロオートファジーと呼ばれる２つ
図2．Apg12pシステムとApg8pシステム

４．２つのキナーゼ複合体
Apg の解析から、酵母オートファジーには２種類のキの機構が存在する。近年 APG 遺伝子群がミクロオートファジーにも必要であることが示されつつある。これらを統合したモデルが構築される必要がある。

ナーゼが関与することが明らかになった。一つは Apg1p を参考文献中心としたプロテインキナーゼ複合体である。このキナー

1. Takeshige, K., Baba, M., Tsuboi, S., Noda, T., and Ohsumi,

ゼ活性は，オートファジーの誘導に伴いその調節サブユニットの結合解離を介して調節されている。もう一つは

Y., (1992) Autophagy in yeast demonstrated

withproteinase-deficient mutants andfor

its conditions

induction. J. Cell Biol. 119, 301-311.

Vps34p ホスファチジルイノシトール３キナーゼ複合体であ2. Mizushima, N., Noda, T., Yoshimori, T., Tanaka, T., Ishii, T.,る。細胞内の様々なプロセスに関わる Vps34p を含むオーGerge, M. D. Klionsky, D. J., Ohsumi, M., and Ohsumi, Y.

トファジーに特異的に機能する複合体が存在し，恐らくその膜動態を制御している。

５．酵母から高等動植物へ
酵母で同定された APG 遺伝子の多くは、高等動植物にもホモログが存在する。哺乳動物の Apg8 ホモログである(1998) A novel protein conjugation system essential forautophagy. Nature 395, 395-398.
3. Ichimura, Y., Kirisako,T., Takao,T., Satomi,Y.,

Shimonishi, Y., Ishihara, N., Mizushima, N., Tanida, I.,
Kiminami,E., Noda,

Ubiquitination-likeT.,andsystem

Ohsumi,mediatesY.

(2000)

novelprotein

lipidation. Nature 408, 488-492.

LC3 は動物細胞オートファゴソームの初めてのマーカータ

4. Mizushima, N., Yamamoto, A., Hatano, M., Kobayashi, Y.,

ンパク質として多くの解析に用いられている。また、我々

Kabeya, Y., Suzuki, K., Tokuhisa, T., Ohsumi, Y., andは AGP5 ノックアウト ES細胞を構築し, Apg12 結合系が哺乳動物でもオートファジーに必須であり,オートファゴソー
ムの前構造である隔離膜の伸長に関わっていることを見いだした。さらに Apg5 を蛍光標識することによって、生きYoshimori, T. (2001) Dissection of autophagosome
formation using Apg5-deficient mouse embryonic stemcells. J. Cell Biol, 152, 657-668.
5. Suzuki, K., Kirisako, T., Kamada, Y., Mizushima, N., Noda,
T. & Ohsumi, Y. (2001) The pre-autophagosomal structureorganized by concerted functions of APG genes is

た細胞の中で球状のオートファゴソームが徐々に形成されessential for autophagosome formation. EMBO J. 20,ていく様子を実時間観察することにも成功した。

5971-5981.

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