細胞小器官の膜を溶解する酵素の活性化機構を解明

発表のポイント

◆リン脂質分解酵素Atg15が細胞小器官の膜を直接溶解することを明らかにしました。
◆Atg15がタンパク質分解酵素により部分切断を受けて活性化する分子機構を解明しました。
◆特定の細胞小器官の分解、エンベロープウイルス（新型コロナウイルスやインフルエンザウイルス）の不活化などへの応用が期待されます。

発表概要

東京大学大学院新領域創成科学研究科の佐々木 杏佳技術員、鈴木 邦律准教授、山形大学学術研究院（理学部主担当）の渡邊 康紀准教授、同大学理学部の岩﨑 佑里菜学部生（研究当時）、産業技術総合研究所細胞分子工学研究部門の本野 千恵主任研究員、今井 賢一郎研究グループ長らによる研究グループは、リン脂質を分解する酵素Atg15リパーゼの活性化機構を明らかにしました。

ヒトを含む真核生物は、細胞内部にリン脂質からなる生体膜で区切られた細胞小器官を持ちます。古くなった細胞小器官はオートファジーと呼ばれる細胞内分解システムにより、液胞に輸送されたのち分解されますが、そのためには、まず細胞小器官を包んでいる生体膜を分解しなければなりません。

これまでの研究で、Atg15を持たない細胞において液胞内に未消化の細胞小器官が蓄積することが知られていましたが、Atg15が直接生体膜を分解する活性を有するかどうかは明らかになっていませんでした。

今回、Atg15の組換えタンパク質を大量精製することに成功しました。そして、精製されたAtg15はリン脂質を分解する活性を持つことを確認しました。さらに、タンパク質分解酵素で処理するとAtg15の活性が増強し、細胞小器官を包むリン脂質膜を分解できるようになることを発見しました。

これまでに知られているリン脂質分解酵素は対象となるリン脂質を無差別に分解するものしか知られていませんでした。Atg15は特定の条件で細胞内小器官を分解する活性を発揮する点で新規の活性を有する酵素であり、反応条件を制御することで、特定の細胞小器官の分解や、新型コロナウイルスやインフルエンザウイルスのようなエンベロープウイルスの不活化などへの応用が期待されます。

本研究成果は2023年12月19日付けで、国際科学誌『Cell Reports』にオンライン掲載されます。

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https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2023/pr20231220/pr20231220.html