細胞内エネルギー変換研究部門いることを見いだし ， その下流因子の同定を進めている 。

生命体は絶え間ない合成と分解によって維持されてい自食作用の最大の未解決の問題の 1 つはオートフ ァ ジ一る。分解の機構はまだほとんど理解されていない 。 個々のに伴う大規模な膜動態の機構に関するものである 。 オートタンパク質を識別して分解する機構と，バルクに非選択的ファゴソーム形成は細胞内に新たなコンパートメントを形に分解する機構が存在する 。 後者の主要な経路であるマク成する機構であり ， 全く未知の股現象である ( I忍12 ) 。 細ロオートファジーは，栄養源が枯渇したとき細胞が自己の胞質の 一部を取り囲む 二 重膜の構造体，オートファゴソー構成成分をリソソーム／液胞内で分解する機構である 。 こ

ム膜が何に由来し，のオートファジーと呼ばれる細胞応答は ， 呉核細胞に普遍ソームがいかに液胞／リソソームと特異的に融合するの的であり，生理的にも重要な役割を担っている 。 肝細胞でか，オートリソソーム内でなぜ Jl如が容易に分解さ れ るのは ， 空腹時に活発にオートファジーが誘祁され ， 血糖値がか，オートフアジーの制御など，興味深い課題に挑戦して維持される 。 酵母細胞は，窒素源の飢餓を引き金として胞いる 。

子形成という細胞分化を誘郡し，どのように形成され．オートファゴ

このとき既存のタンパク
Processo
fAutophagy

質の大規模な分解が不可欠である 。 オートファジーは，裔度に組織化された複雑な膜動態によって担われている 。 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，まだ未知のことが多く残されている。我々はオートファジーの分子機構と生理的意義の解明を目指して研究を進めている。

B

1• 酵母のオートファジーの発見
我々は，酵母が種々の飢餓に応答して自己の細胞質成分を液胞に送り込み ，大規模 に分解すること ，その機構が 高等動物細胞のオートファジーと同様な膜現象によっていることを見いだした（図 l) 。酵母のオー ト フアジーは N,C,S, リン酸など様々な飢餓によって誘琳される 。 飢餓シグナル伝達経路の解明は残された重要課題である。最近

我々は Tor キナーゼが栄投源の I渕知に重要な役割を担って

図 2. 自食作用の膜動態の摸式図栄蓑飢餓シグナルの伝達，オートファゴソームの形成｀

リソ‘ノームとの融合など、まだ分子 レ ベルではまった＜未解決の課題である 。

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祁的な役割を担ってきた 。 我々はオートファジーに WI わる分子 機構の解明を目的として，この分野にはじめて逍伝学的な手法を祁入し ，形態学的な指標によ り オートファジー不能変異株 (apg) を多数分離した 。 これらの株はいすれも飢餓条件下にタンパク分解を誘禅できず，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 個の逍伝子を同定した 。 これらの自食作用追伝子 APG 群はそのほとんどが未知
図 1. 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

力像の辿伝子であった 。 これらの追伝子 産物 ( Apg p ) の系統的（左）液胞内に細胞質の一部を囲んだ球形の膜構造｀自食体が多な解析が進み，オートファジーにおける 個 々のタンパク質数蓄積する 。の機能が明らかになりつつある 。 Apglp キ ナ ーゼ複 合 体（ 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 ァジックボディをや，オー ト ファジーに特異的な Pl3 キナ ー ゼ複合体 ． 二 つ放出する 。 オートファゴソームの膜は、内膜にほとんど膜内粒のユビキチン様結合系 （ 下記 ） 等を発見 し た 。 現在これら子が 認められない特異な構造をしていることが判る。の相互作用，発現調節，複合体形成，細胞内局在などにつ12

いて解析を進めており ，これ らのネッ ト ワークが構築されっつある 。 これらの解析を通 じてオー ト ファジーが分子 レペルで理解できると期待している 。

4.酵母から高等動植物ヘ酵母で同定された APG 辿伝子の多 くは . ,ｷ::;:'が f}) 柏物にもホモログが存在することがゲノム解析の進展と共に明らか

細胞内分解コンパートメントにおける分解には，バルクにな ってきた 。 我々 はこれらの相同追（云 f を手がかりに ．

で非選択的な分解のみならず特定の酵素やオルガネラを選

高等動植物におけるオー ト ファジーの分［機構と多細胞系択的に除去する機構も存在するらしい 。 前述のマクロオーに特有の役割の検討も行 っ ている 。 哺乳動物の /\pg8 p ホモトファジ ー の他にリ ソ ソーム／液胞膜の陥入 に よるミクロログである LC3 は細胞質に存在する 1 月~ から ．

ォ ー トファジーと呼ばれる機構が存在する 。 最近ミクロによって II 型となり，オー ト ファゴ ‘ノームに},.)在化するこオ ート ファジ ー にも APG 逍伝子が必要であることが示されとを見いだした 。 II 型への変換はオートフ ァ ゴソーム形成

っつあり，と相閾している 。 ついで Apg5 ノックアウト ES 細胞を構築

これらを 統合し たモデル が構築される 必要があ

翻訳後修飾る。

し， Apg l2 結合系が哺乳動物でもオート ファジーに 必 iJ( で3. オ ートフ ァジーに必須な新しい ユビキチ ンあり ， Apg5 がオートファゴソームの前構造である協離朕様タンパク質の発見の伸長に関わ っ ていることを見いだした 。

Apgp の内 7 つのタン パ ク質が新しいタンパク質の結合細胞にと っ て巫要な細胞内分解のメカ ニ ズムは多細胞系反応に関与している こ とが明らかとなった 。 Apg l 2p は小ではさらに複雑で ， 高等真核生物に固布 の機 構や制御系がさな親水性のタンパク質であり， C-末端の Gly 残基を介し存在するものと思われる 。 酵母をモデル系としつつ .て Apg5p の中央 に ある Lys 残基の側鎖にイソペプチド結合

動植物の示す栄1送飢餓応答，細胞分化における細胞 の 再構を形成する 。 この 結合体の生成は自食作用の進行に必須で

築 ， アポトーシス，老化などの過程での自 ft 作）11 の役割をある 。 この 反応はユピキチン経路と類似の反応からなって明らかにすることを目標に /iJf究を進めてい る

おり， Apg7p ,遺伝子を破壊した マ ウ スやアラ ビドプシスの作成 ．

Apg!Op がその Apg l 2p の活性化と結合反応に関与している （ 図 3 ) 。 さらに最近 Apg 8 p は ， 末端,·.':i 等

現在 APC解析が進行している 。

Arg が Apg4p によって切断された後 Apg7p によ って活性化を受け，特異的 E2 酵素 Apg 3 p に渡され，最終的に朕リン脂質ホスファチジルエタノールアミンに結合することが発見された 。 こ れらの全く新しい ユピキ チン様反応系はヒ卜に至るまで真核生物に広く保存されている 。 現在この結合体の形成が自食作用 のどのステップで機能しているかに関して解析を進めている 。

Apg12 系Apg12言).

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uitination‑likc
Noda, T

さ’

さ令さ令げ

Apg8C二ニ）G ATPAfl.
PSG'

戸 -芦—苛一 ~PE

図 3・ Apg 1 2p システムと Apg8p システム

Apg12p と Apg8p の C 末端 Gly 残基は・ Apg7p によ って ATP 依存的に活性化され．それぞれ Apg10p, Apg3p とチオエステル結合を形成した後・ Apg5p の 149 番目の Lys 残基，ホスフ ァチジ ルエタ
ノールアミンとアミド結合を作る 。 この結合システムはオートファジーに必須である 。

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忍さ匁ApgB 系

Apg8

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ialf
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ニロこ:b-c:1ーニ
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