先端医学研究所 遺伝子制御学部門 大学院教授

2024/11/19 更新
博士(理学)
マクロオートファジー
オートファジー
エクソソーム
液滴
液-液相分離
ミクロオートファジー
名古屋大学 大学院理学研究科 博士後期課程
2001年4月 - 2004年3月
国名: 日本国
名古屋大学 大学院理学研究科 博士前期課程
1999年4月 - 2001年3月
国名: 日本国
名古屋大学 理学部 化学科
1995年4月 - 1999年3月
国名: 日本国
日本医科大学 先端医学研究所 遺伝子制御学分野 大学院教授
2022年7月 - 現在
国名:日本国
ERATO 水島細胞内分解ダイナミクス 分子・進化グル-プ グループリーダー
2019年7月 - 2024年3月
国名:日本国
東京大学 大学院医学系研究科(水島昇研究室) 講師
2015年9月 - 2022年6月
国名:日本国
東京工業大学 フロンティア研究機構(大隅良典研究室) 特任助教
2011年8月 - 2015年8月
国名:日本国
東京工業大学 フロンティア研究機構(大隅良典研究室) 先進研究員
2009年4月 - 2011年7月
国名:日本国
基礎生物学研究所(大隅良典研究室) 日本学術振興会特別研究員
2006年4月 - 2009年3月
国名:日本国
名古屋大学 大学院理学研究科(遠藤斗志也研究室) COE研究員
2005年4月 - 2006年3月
国名:日本国
名古屋大学 大学院理学研究科(遠藤斗志也研究室) 日本学術振興会特別研究員
2003年4月 - 2005年3月
国名:日本国
日本生化学会
日本分子生物学会
日本生物物理学会
酵母細胞研究会
日本細胞外小胞学会
日本生化学会 評議員
2022年9月 - 現在
団体区分:学協会
Syntaxin 17 recruitment to mature autophagosomes is temporally regulated by PI4P accumulation 査読
Saori Shinoda, Yuji Sakai, Takahide Matsui, Masaaki Uematsu, Ikuko Koyama-Honda, Jun-ichi Sakamaki, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
eLife 12 2024年6月
Quantitative control of subcellular protein localization with a photochromic dimerizer 査読
Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hayashi Yamamoto, Satoshi Hamaguchi, Toshizo Sato, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
Nature Chemical Biology 2024年6月
Molecular mechanisms of macroautophagy, microautophagy, and chaperone-mediated autophagy 査読
Hayashi Yamamoto*, Takahide Matsui
Journal of Nippon Medical School 2024年3月
Takahiro Shimizu, Norito Tamura, Taki Nishimura, Chieko Saito, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
Human Molecular Genetics 2023年6月
Autophagy genes in biology and disease 査読
Hayashi Yamamoto, Sidi Zhang, Noboru Mizushima
Nature Reviews Genetics 2023年1月
Takato Mashita, Toshiyuki Kowada, Hayashi Yamamoto, Satoshi Hamaguchi, Toshitaka Matsui, Shin Mizukami
2022年11月
NCOA4 drives ferritin phase separation to facilitate macroferritinophagy and microferritinophagy 査読
Tomoko Ohshima, Hayashi Yamamoto (co-first author), Yuriko Sakamaki, Chieko Saito, Noboru Mizushima
Journal of Cell Biology 2022年10月
Jiawen Fu, Lin Zhao, Yu Pang, Heming Chen, Hayashi Yamamoto, Yuntong Chen, Zhaoran Li, Noboru Mizushima, Honglin Jia
Autophagy 2022年9月
A HaloTag-based reporter processing assay to monitor autophagic flux
Willa Wen-You Yim, Hayashi Yamamoto (co-corresponding author)*, Noboru Mizushima*
Autophagy 2022年9月
Ubiquitination of phosphatidylethanolamine in organellar membranes 査読
Jun-ichi Sakamaki, Koji L. Ode, Yoshitaka Kurikawa, Hiroki R. Ueda, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
Molecular Cell 2022年8月
A pulse-chasable reporter processing assay for mammalian autophagic flux with HaloTag 査読
Willa Wen-You Yim, Hayashi Yamamoto (co-first author, co-corresponding author)*, Noboru Mizushima*
eLife 2022年8月
Willa Wen‐You Yim, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
FEBS Letters 596 ( 8 ) 991 - 1003 2022年4月
Evolutionary diversification of the autophagy-related ubiquitin-like conjugation systems 査読
Sidi Zhang, Euki Yazaki, Hirokazu Sakamoto, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
Autophagy 18 ( 12 ) 1 - 16 2022年4月
Fumiya Okawa, Yutaro Hama, Sidi Zhang, Hideaki Morishita, Hayashi Yamamoto, Tim P. Levine, Noboru Mizushima
Journal of Cell Science 134 ( 8 ) 2021年4月
Structure, lipid scrambling activity and role in autophagosome formation of ATG9A 査読
Shintaro Maeda, Hayashi Yamamoto, Lisa N. Kinch, Christina M. Garza, Satoru Takahashi, Chinatsu Otomo, Nick V. Grishin, Stefano Forli, Noboru Mizushima, Takanori Otomo
Nature Structural and Molecular Biology 27 ( 12 ) 1194 - 1201 2020年12月
Evolution from covalent conjugation to non-covalent interaction in the ubiquitin-like ATG12 system 査読
Yu Pang, Hayashi Yamamoto (co-first author), Hirokazu Sakamoto, Masahide Oku, Joe Kimanthi Mutungi, Mayurbhai Himatbhai Sahani, Yoshitaka Kurikawa, Kiyoshi Kita, Nobuo N. Noda, Yasuyoshi Sakai, Honglin Jia, Noboru Mizushima
Nature Structural and Molecular Biology 26 ( 4 ) 289 - 296 2019年4月
Two distinct mechanisms target the autophagy-related E3 complex to the pre-autophagosomal structure 査読
Kumi Harada, Tetsuya Kotani, Hiromi Kirisako, Machiko Sakoh-Nakatogawa, Yu Oikawa, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Hayashi Yamamoto, Yoshinori Ohsumi, Hitoshi Nakatogawa
eLife 8 2019年2月
YKT6 as a second SNARE protein of mammalian autophagosomes
Noboru Mizushima, Takahide Matsui, Hayashi Yamamoto
Autophagy 15 ( 1 ) 176 - 177 2019年1月
Autophagosomal YKT6 is required for fusion with lysosomes independently of syntaxin 17 査読
Takahide Matsui, Peidu Jiang, Saori Nakano, Yuriko Sakamaki, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
Journal of Cell Biology 217 ( 8 ) 2633 - 2645 2018年8月
Norito Tamura, Taki Nishimura, Yuriko Sakamaki, Ikuko Koyama-Honda, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
FEBS Letters 591 ( 23 ) 3819 - 3830 2017年12月
Masaaki Uematsu, Taki Nishimura, Yuriko Sakamaki, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
Autophagy 13 ( 8 ) 1452 - 1464 2017年8月
Autophagosome formation is initiated at phosphatidylinositol synthase‐enriched ER subdomains 査読
Taki Nishimura, Norito Tamura, Nozomu Kono, Yuta Shimanaka, Hiroyuki Arai, Hayashi Yamamoto, Noboru Mizushima
The EMBO Journal 36 ( 12 ) 1719 - 1735 2017年6月
The intrinsically disordered protein Atg13 mediates supramolecular assembly of autophagy initiation complexes 査読
Hayashi Yamamoto (co-first author), Yuko Fujioka, Sho W. Suzuki, Daisuke Noshiro, Hironori Suzuki, Chika Kondo-Kakuta, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Toshio Ando, Nobuo N. Noda, Yoshinori Ohsumi
Developmental Cell 38 ( 1 ) 86 - 99 2016年7月
Hayashi Yamamoto (co-corresponding author)*, Takayuki Shima, Masaya Yamaguchi, Yuh Mochizuki, Hisashi Hoshida, Soichiro Kakuta, Chika Kondo-Kakuta, Nobuo N. Noda, Fuyuhiko Inagaki, Takehiko Itoh, Rinji Akada, Yoshinori Ohsumi*
Journal of Biological Chemistry 290 ( 49 ) 29506 - 29518 2015年12月
Atg13 HORMA domain recruits Atg9 vesicles during autophagosome formation 査読
Sho W. Suzuki, Hayashi Yamamoto (co-corresponding author)*, Yu Oikawa, Chika Kondo-Kakuta, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Yoshinori Ohsumi*
Proceedings of the National Academy of Sciences 112 ( 11 ) 3350 - 3355 2015年3月
Structural basis of starvation-induced assembly of the autophagy initiation complex 査読
Yuko Fujioka, Sho W Suzuki, Hayashi Yamamoto (co-first author), Chika Kondo-Kakuta, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Rinji Akada, Fuyuhiko Inagaki, Yoshinori Ohsumi, Nobuo N Noda
Nature Structural and Molecular Biology 21 ( 6 ) 513 - 521 2014年6月
Different phosphatidylinositol 3-phosphate asymmetries in yeast and mammalian autophagosomes revealed by a new electron microscopy technique
Toyoshi Fujimoto, Hayashi Yamamoto, Yoshinori Ohsumi
Autophagy 2014年5月
Yeast and mammalian autophagosomes exhibit distinct phosphatidylinositol 3-phosphate asymmetries 査読
Jinglei Cheng, Akikazu Fujita, Hayashi Yamamoto, Tsuyako Tatematsu, Soichiro Kakuta, Keisuke Obara, Yoshinori Ohsumi, Toyoshi Fujimoto
Nature Communications 5 ( 1 ) 2014年5月
Kuninori Suzuki, Manami Akioka, Chika Kondo-Kakuta, Hayashi Yamamoto, Yoshinori Ohsumi
Journal of Cell Science 2013年1月
Atg9 vesicles recruit vesicle-tethering proteins Trs85 and Ypt1 to the autophagosome formation site 査読
Soichiro Kakuta, Hayashi Yamamoto, Lumi Negishi, Chika Kondo-Kakuta, Nobuhiro Hayashi, Yoshinori Ohsumi
Journal of Biological Chemistry 287 ( 53 ) 44261 - 44269 2012年12月
Noncanonical recognition and UBL loading of distinct E2s by autophagy-essential Atg7 査読
Masaya Yamaguchi, Kazuaki Matoba, Ryoko Sawada, Yuko Fujioka, Hitoshi Nakatogawa, Hayashi Yamamoto, Yoshihiro Kobashigawa, Hisashi Hoshida, Rinji Akada, Yoshinori Ohsumi, Nobuo N Noda, Fuyuhiko Inagaki
Nature Structural and Molecular Biology 19 ( 12 ) 1250 - 1256 2012年12月
Membrane protein Rim21 plays a central role in sensing ambient pH in Saccharomyces cerevisiae 査読
Keisuke Obara, Hayashi Yamamoto, Akio Kihara
Journal of Biological Chemistry 287 ( 46 ) 38473 - 38481 2012年11月
Structure-based analyses reveal distinct binding sites for Atg2 and phosphoinositides in Atg18 査読
Yasunori Watanabe, Takafumi Kobayashi, Hayashi Yamamoto, Hisashi Hoshida, Rinji Akada, Fuyuhiko Inagaki, Yoshinori Ohsumi, Nobuo N. Noda
Journal of Biological Chemistry 287 ( 38 ) 31681 - 31690 2012年9月
Hitoshi Nakatogawa, Shiran Ohbayashi, Machiko Sakoh-Nakatogawa, Soichiro Kakuta, Sho W. Suzuki, Hiromi Kirisako, Chika Kondo-Kakuta, Nobuo N. Noda, Hayashi Yamamoto, Yoshinori Ohsumi
Journal of Biological Chemistry 287 ( 34 ) 28503 - 28507 2012年8月
Structural insights into Atg10-mediated formation of the autophagy-essential Atg12-Atg5 conjugate 査読
Masaya Yamaguchi, Nobuo N. Noda, Hayashi Yamamoto, Takayuki Shima, Hiroyuki Kumeta, Yoshihiro Kobashigawa, Rinji Akada, Yoshinori Ohsumi, Fuyuhiko Inagaki
Structure 2012年7月
Atg9 vesicles are an important membrane source during early steps of autophagosome formation 査読
Hayashi Yamamoto, Soichiro Kakuta, Tomonobu M. Watanabe, Akira Kitamura, Takayuki Sekito, Chika Kondo-Kakuta, Rie Ichikawa, Masataka Kinjo, Yoshinori Ohsumi
Journal of Cell Biology 198 ( 2 ) 219 - 233 2012年7月
Dual role of the receptor Tom20 in specificity and efficiency of protein import into mitochondria 査読
Hayashi Yamamoto (co-first author), Nobuka Itoh, Shin Kawano, Yoh-ichi Yatsukawa, Takaki Momose, Tadashi Makio, Mayumi Matsunaga, Mihoko Yokota, Masatoshi Esaki, Toshihiro Shodai, Daisuke Kohda, Alyson E. Aiken Hobbs, Robert E. Jensen, Toshiya Endo
Proceedings of the National Academy of Sciences 108 ( 1 ) 91 - 96 2011年1月
Roles of Tom70 in import of presequence-containing mitochondrial proteins 査読
Hayashi Yamamoto, Kenji Fukui, Hisashi Takahashi, Shingo Kitamura, Takuya Shiota, Kayoko Terao, Mayumi Uchida, Masatoshi Esaki, Shuh-ichi Nishikawa, Tohru Yoshihisa, Koji Yamano, Toshiya Endo
Journal of Biological Chemistry 284 ( 46 ) 31635 - 31646 2009年11月
Yasushi Tamura, Yoshihiro Harada, Takuya Shiota, Koji Yamano, Kazuaki Watanabe, Mihoko Yokota, Hayashi Yamamoto, Hiromi Sesaki, Toshiya Endo
Journal of Cell Biology 184 ( 1 ) 129 - 141 2009年1月
Yasushi Tamura, Yoshihiro Harada, Koji Yamano, Kazuaki Watanabe, Daigo Ishikawa, Chié Ohshima, Shuh-ichi Nishikawa, Hayashi Yamamoto, Toshiya Endo
Journal of Cell Biology 174 ( 5 ) 631 - 637 2006年8月
Hayashi Yamamoto, Takaki Momose, Yoh-ichi Yatsukawa, Chié Ohshima, Daigo Ishikawa, Takehiro Sato, Yasushi Tamura, Yukimasa Ohwa, Toshiya Endo
FEBS Letters 579 ( 2 ) 507 - 511 2005年1月
Identification of Tim40 that mediates protein sorting to the mitochondrial intermembrane space 査読
Mari Naoe, Yukimasa Ohwa, Daigo Ishikawa, Chie Ohshima, Shuh-ichi Nishikawa, Hayashi Yamamoto, Toshiya Endo
Journal of Biological Chemistry 279 ( 46 ) 47815 - 47821 2004年11月
Masatoshi Esaki, Hidaka Shimizu, Tomoko Ono, Hayashi Yamamoto, Takashi Kanamori, Shuh-ichi Nishikawa, Toshiya Endo
Journal of Biological Chemistry 2004年10月
Two novel proteins in the mitochondrial outer membrane mediate β-barrel protein assembly 査読
Daigo Ishikawa, Hayashi Yamamoto, Yasushi Tamura, Kaori Moritoh, Toshiya Endo
Journal of Cell Biology 166 ( 5 ) 621 - 627 2004年8月
Toshiya Endo, Hayashi Yamamoto, Masatoshi Esaki
Journal of Cell Science 116 ( 16 ) 3259 - 3267 2003年8月
Tim50 is a subunit of the TIM23 complex that links protein translocation across the outer and inner mitochondrial membranes 査読
Hayashi Yamamoto, Masatoshi Esaki, Takashi Kanamori, Yasushi Tamura, Shuh-ichi Nishikawa, Toshiya Endo
Cell 111 ( 4 ) 519 - 528 2002年11月
フェリチン液滴オートファジーの分子メカニズムの総合的理解
研究課題/領域番号:24K01980 2024年4月 - 2028年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山本 林, 境 祐二
配分額:18460000円 ( 直接経費:14200000円 、 間接経費:4260000円 )
クロススケール細胞内分子構造動態解析が解明する選択的オートファジー始動メカニズム
研究課題/領域番号:21H05256 2021年9月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
山本 林
配分額:70590000円 ( 直接経費:54300000円 、 間接経費:16290000円 )
(1) オートファゴソーム膜変形を促す因子のIn-cell、On-membrane解析
鉄貯蔵タンパク質であるフェリチンがNCOA4とともに液滴形成し、マクロオートファジーとミクロオートファジーの共通基質になることを明らかにした。フェリチン-NCOA4液滴が、NCOA4の二量体形成、NCOA4-FTH1相互作用、フェリチン24量体形成によって形成されることを見出した(bioRxiv掲載、論文投稿中)。フェリチン液滴が膜と相互作用する際の各因子の詳細局在をin-cellで解析するため、CRISPR法による各種ノックイン細胞を作成し、機能解析を行っている。
(2) 2つのオートファジーでの「仕分け」と選択的オートファジー始動メカニズムの解析
TAX1BP1-NCOA4相互作用により、フェリチン液滴がマクロオートファジーとミクロオートファジーの両経路で認識されることを明らかにした。STX17TM誘導性発現細胞およびRAB5Q79L誘導性発現細胞を用いて、2つのオートファジーへの仕分け・分岐後に蛍光顕微鏡観察を行い、それぞれの経路に必要な因子の簡易スクリーニングを行い、仕分けに関わる因子を同定した。また、TAX1BP1の機能解析を行い、ATG9小胞のリクルートに関わるTAX1BP1相互作用因子を同定した。
(3) 新規蛍光プローブを利用した液滴オートファジー定量法とスクリーニング系の確立
領域内共同研究で開発されたpH応答性蛍光プローブをHaloTagで導入し、選択的オートファジーおよび液滴オートファジーの新規スクリーニング系を立ち上げた。また、HaloTagを利用した新規オートファジー活性定量法を確立した(bioRxiv掲載、論文投稿中)。他に領域内共同研究で、新規手法によるマイトファジー誘導実験を進めている。
総括班:クロススケール新生物学
研究課題/領域番号:21H05247 2021年9月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
吉川 雅英, 稲葉 謙次, 水上 進, 田中 元雅, 仁田 亮, 西田 紀貴, 杉田 有治, 山本 林, 倉永 英里奈, 福間 剛士
配分額:96980000円 ( 直接経費:74600000円 、 間接経費:22380000円 )
本研究領域では、分子レベルからオルガネラ・細胞レベルまでの定量的クロススケール計測、特に細胞内における20-500 nm程度の大きさの「メゾ複雑体」の計測も可能にすることにより、どのように生命現象や病気の起源を決定するのかを分子レベルからオルガネラ・細胞レベルまでシームレスに解明することを目指している。
この目的のために、本領域では、分子レベルからメゾ複雑体を定量的に計測できるバーチャルな「クロススケール細胞計測センター」を創設し、総括班がその運営を担っている。このクロススケール観察には、最近急速に発展しつつあるクライオ電子線トモグラフィー(Cryo-ET, 吉川班)を中心に、超解像イメー ジング(水上班)、In-cell NMR(西田班)、In-cell AFM(福間班)を有機的に組み合わせ、また、複数の手法に使える標識の開発、実験データの 統合と解釈の為に大規模計算科学(杉田班)を用いている。また、メゾ複雑体を研究対象とする重要な生物学的課題を持つ研究グループが集まり、クロススケール細胞計測センターを通して緊密に連携する体制を整えている。
本研究領域のホームページを開設し、研究の目的、先端技術紹介、研究内容、成果等について広く一般に公開を行っており、SNSでの情報発信なども行っている。緊密な共同研究を推進するため、計画班代表による領域会議を開催し、また、本領域所属の研究者による班会議をハイブリッドで開催し、動画配信なども行った。
ULK1高次集積複合体によるオートファジー誘導シグナル感知機構の総合的理解
研究課題/領域番号:17H03670 2017年4月 - 2020年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山本 林
配分額:17550000円 ( 直接経費:13500000円 、 間接経費:4050000円 )
オートファジー誘導に関わるULK1複合体へのシグナル伝達機構の解析から、mTORC1複合体とULK1の相互作用領域を配列中央の天然変性領域と特定し、シグナルの受け手となる因子が進化の過程でAtg13の天然変性領域からULK1へと移行していることを明らかにした。ULK1複合体の形成に関わる領域をULK1、ATG13、FIP200でそれぞれ特定し、さらにULK1複合体同士が自己集積することで液滴様の性質を持つことを見出した。ATG9ベシクルのリクルート機構として出芽酵母でのAtg13依存性経路に加えて、哺乳類は選択的オートファジー基質依存性経路を新たに獲得していることを示した。
オートファゴソーム外膜因子の同定と膜融合過程の解析
研究課題/領域番号:16K14720 2016年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
山本 林, 水島 昇, 植松 真章
配分額:3770000円 ( 直接経費:2900000円 、 間接経費:870000円 )
オートファゴソームとリソソームの膜融合に関わる因子を同定するため、オートファゴソーム外膜因子の網羅的同定を行った。STX17変異体過剰発現、OptiPrep密度勾配遠心、LC3を標的とした短時間精製を組み合わせることでオートファゴソームを高純度・高効率に精製する方法を確立した。水溶性ビオチン化試薬で外膜因子を特異的に修飾・精製した後、質量分析に供することで複数の外膜因子候補を得た。これらの因子についてCRISPR法での遺伝子破壊細胞の作製、およびsiRNA法でのタンパク質量抑制を行ったがオートファジー活性への影響は限定的でリソソームとの膜融合に関わる因子の同手には至っていない。
膜脂質分布・動態に関する細胞生物学的研究
研究課題/領域番号:15H02500 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
藤本 豊士, 大崎 雄樹, 辻 琢磨, 山本 林, 田口 友彦, 高鳥 翔
配分額:46540000円 ( 直接経費:35800000円 、 間接経費:10740000円 )
ホスファチジルイノシトール3,5-二燐酸、ホスファチジルイノシトール3,4-二燐酸、ホスファチジルセリンについて、急速凍結・凍結割断レプリカ標識法で特異的かつ高効率に標識する方法を確立し、それぞれの脂質の詳細な細胞内分布の観察に成功した。肝細胞などの核内に見られる脂肪滴の形成にPML-IIの発現が必要であることを示し、核内脂肪滴がPML小体や核内に見られる核膜の延長構造と近接して分布することを明らかにした。静止期や窒素飢餓時の出芽酵母で見られる脂肪滴のミクロオートファジーがラフト様膜ドメインで起こり、ニーマンピック病C型タンパク質がドメイン形成に必要なステロール輸送に関与することを示した。
オートファジータンパク質群の動的相互作用と分子集合形態の解析
研究課題/領域番号:26111508 2014年4月 - 2016年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
山本 林
配分額:10140000円 ( 直接経費:7800000円 、 間接経費:2340000円 )
オートファゴソーム形成の初期過程では複数のAtgタンパク質からなる高次会合体が形成される。本研究では、Atg高次会合体の形成過程における「Atgタンパク質群の相互作用ネットワーク」について解析を行い、以下の知見を得た。
前年度に行ったMITドメインによるAtgタンパク質相互作用のスクリーニングで得られた情報をもとに、オートファゴソーム形成反応の始動複合体であるAtg1複合体(Atg1, Atg13, Atg17, Atg29, Atg31)に焦点を当てて相互作用解析を行い、既知のAtg13-Atg17相互作用(前年度に報告済み)に加えて、別の部位でのAtg13-Atg17相互作用が高次会合体形成に重要であることを見出した。構造解析から、2つのAtg13-Atg17相互作用は空間的に遠く離れた位置にあることが見出され、in vitro解析から、Atg13-Atg17相互作用が分子内ではなく分子間での相互作用であることを明らかにした。これらの結果は、Atg1複合体が2つのAtg13-Atg17分子間相互作用を介して連結していくことを示している。また、これらの相互作用が、Atg1キナーゼの自己リン酸化および自己活性化に必須であり、さらに、下流のAtg9ベシクルの集積にも関与することを見出しており、Atg会合体形成機構の分子基盤を明らかにする重要な知見である(現在論文リバイス中)。
耐熱性酵母Kluyveromyces marxianusのAtgタンパク質を同定し、これらのタンパク質が高い熱安定性を持ち、構造解析やin vitro解析に有用であることを示した(Yamamoto et al., J. Biol. Chem., 290, 29506-29518, 2015)。
出芽酵母におけるオートファジー膜動態の分子機構
研究課題/領域番号:24770182 2012年4月 - 2014年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
山本 林
配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )
オートファジーは真核生物が備えるタンパク質分解機構の1つであり、オートファゴソームの新生を伴う動的な膜動態から成り立っている。本研究では、オートファゴソーム膜およびオートファジー関連膜構造体Atg9ベシクルの単離・精製を行い、それぞれの膜に含まれるタンパク質群のプロテオーム解析を行った。その結果、Atg9ベシクル・オートファゴソーム膜の両者にゴルジ体由来の膜繋留装置であるTRAPPIII複合体および下流因子Ypt1が含まれることを見出した。また、オートファゴソーム膜特異的因子として小胞体・ゴルジ体由来の因子が複数同定され、これらのオルガネラのオートファゴソーム形成への寄与が示唆された。
オートファジーによるミトコンドリアの選択的分解〜その生理的意義とは〜
研究課題/領域番号:06J11817 2006年 - 2008年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
山本 林
配分額:3400000円 ( 直接経費:3400000円 )
オートファジーに関与する膜タンパク質Atg9の機能解析
Atg9はオートファジーに必須の唯一の膜タンパク質であり、オートファゴソーム膜形成に際して脂質成分の供給を担っていると考えられているが、その実験的な証拠は得られておらず、Atg9の具体的な機能に関しては不明な点が多く残っている。また、Atg9はオートファゴソーム形成の場と考えられるPAS(Pre-Autophagosomal Structure)と、ミトコンドリアをシャトルしていることが報告されており、マイトファジーにおけるミトコンドリア選択性に関与する可能性が考えられる。
私は本研究においてこれまでに、Atg9がautophagy-related kinaseであるAtg1によってリン酸化されることを明らかにしており、Atg9の機能におけるリン酸化の意義とマイトファジーの関係について解析を行っていたが、その過程で、Atg9が完成した(閉じた)オートファゴソーム膜に局在することを新たに見出した。これまでの報告では、Atg9は閉じたオートファゴソーム膜には局在しないとされてきたが、本研究での蛍光顕微鏡観察では、オートファゴソームのcontentsマーカーであるAtg8との共局在が観察され、さらに高倍率・高分解能の観察では、Atg8(contents)の周りにAtg9(membrane protein)がリング状に見える様子が捕らえられた。また、免疫沈降や密度勾配遠心などの生化学的解析を行ったところ、Atg9がオートファゴソーム画分に回収されることが確認され、さらにそのほとんどがオートファゴソームの外膜に局在していることが明らかとなった。前述のAtg9のリン酸化について調べてみたところ、閉じたオートファゴソーム外膜上のAtg9の一部がリン酸化されていることが示され、Atg9のリン酸化とオートファゴソーム膜上への移行に相関が見られた。これらの結果は、Atg9がオートファゴソーム形成に直接関与していることを示すとともに、サイトゾルのAtg9ベシクルからオートファゴソームへと脂質成分が供給されていることを強く示唆する結果と言える。