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Institute of Integrated Research Cell Biology Center Professor
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Professor
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NAKATOGAWA HITOSHI
News & Topics
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オートファゴソームを柔軟な網で覆うように形作る仕組み オートファジーを特異的に制御する薬剤開発に道
2023/12/07
Languages： Japanese
要点-オートファジーにおいて、細胞内の分解対象を包み込むための袋状の脂質膜（オートファゴソーム）がどのように形作られるかは分かっていなかった。-オートファゴソームが作られる際、Atg8とその修飾反応（脂質化反応）を担うE1－E2－E3酵素群が膜上で高次複合体を形成し、
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オートファゴソームの口を大きくする因子を発見 大きな細胞質成分を分解するためのメカニズム
2023/10/11
Languages： Japanese
要点-形成途中のオートファゴソームのかたちを制御するメカニズムを発見。-Atg24複合体によって隔離膜の開口部が大きくなり、大きな細胞質成分でも分解されることを解明。-ヒトのオートファゴソーム形成機構の理解が進み、オートファゴソーム関連疾患の創薬の基盤情報
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オートファゴソームを効率よく作る仕組みを発見 オートファジーの主役の働きが明らかに
2021/07/13
Languages： Japanese
要点-脂質化Atg8は細胞内の不要な物質を分解する仕組み（オートファジー）で中心的な働きをするたんぱく質であり、その脂質膜上での立体構造が初めて明らかになった。-脂質化Atg8は、膜の形を変化させることにより、細胞内の異物を包み込む膜（オートファゴソーム）を効率よく作っていることが分かった。-細胞内
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オートファゴソーム膜を伸ばす仕組みを解明 オートファジー最後の未知たんぱく質の正体が明らかに
2020/10/27
Languages： Japanese
要点-オートファジーにおいて、分解対象を包む袋状の膜（オートファゴソーム）が伸びていく仕組みは分かっていなかった。-膜たんぱく質Atg9が脂質二重層の2つの層の間でリン脂質を往来させる活性を持ち、細胞質側に届いた脂質を反対の層に運ぶことで膜を伸ばすことが明らかとなった。-オートファゴソーム形成の分子
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オートファジーによる小胞体分解の分子メカニズムを解明 オートファゴソームに小胞体を詰め込む仕組みを発見
2020/07/27
Languages： Japanese
要点-オートファジーによる小胞体の分解（ERファジー）過程で、レセプタータンパク質Atg40が脂質膜を折り曲げることを発見-Atg40の集積（多量体化）によって小胞体領域が局所的に変形-Atg40とオートファゴソーム膜タンパク質Atg8のユニークな結合様式
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Cellular Cleanup! Atg40 Folds the Endoplasmic Reticulum to Facilitate Its Autophagy
2020/07/22
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) and Institute of Microbial Chemistry investigated ER-phagy, the degradation mechanism of the endoplasmic reticulum (ER), an important org
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The role of the Atg2 protein in tethering pre-autophagosomal membranes to the endoplasmic reticulum
2018/10/25
Languages： English
Postdoctoral Researcher Tetsuya Kotani, Associate Professor Hitoshi Nakatogawa, Honorary Professor Yoshinori Ohsumi and colleagues at Tokyo Institute of Technology have analyzed the Atg protein1 Atg2, whose function had been completely unknown, and have discovered that Atg2 tethers the pre-autophagosomal membrane to the endoplasmic reticulum during autophagosome formation.
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オートファゴソーム前駆体を小胞体につなぎとめる 「Atg2タンパク質」の役割を解明
2018/10/15
Languages： Japanese
オートファジーに必須のAtg2の機能に重要な領域を決定 Atg2が脂質膜に結合することを解明 Atg2がオートファゴソーム前駆体膜を小胞体に繋留するモデルを提唱
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New degradation proteins show route to cell survival
2015/06/15
Languages： English
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2015/06/05
Languages： Japanese
Research Areas
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Life Science / Cell biology
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Life Science / Functional biochemistry
Papers
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Atg23 prevents aberrant fusion of Atg9 vesicles during delivery to autophagosome formation sites
Takumi Kimura, Takayuki Shima, Tetsuya Kotani, Hitoshi Nakatogawa
The EMBO Journal 2026.7
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The Atg2-Atg18 complex interacts with the Atg1 complex to localize to the pre-autophagosomal structure in Saccharomyces cerevisiae
Yuri Yasuda, Kanae Hitomi, Nobuo N. Noda, Tetsuya Kotani, Hitoshi Nakatogawa
Molecular Biology of the Cell 2026.3
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Core principles of autophagy initiation mechanisms
Tetsuya Kotani, Hitoshi Nakatogawa
Nature Structural & Molecular Biology 2026.3
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Phase separation promotes Atg8 lipidation and vesicle condensation for autophagy progression
Yuko Fujioka, Takuma Tsuji, Tetsuya Kotani, Hiroyuki Kumeta, Chika Kakuta, Junko Shimasaki, Toyoshi Fujimoto, Hitoshi Nakatogawa, Nobuo N. Noda
Nature Structural & Molecular Biology 2025.11
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Mechanism of bridge-type phospholipid transfer by Atg2 for autophagosome biogenesis
Yuji Sakai, Kazuaki Matoba, Tetsuya Kotani, Li Hao, Kuninori Suzuki, Chika Kakuta, Yuji Sugita, Takuo Osawa, Hitoshi Nakatogawa, Nobuo N. Noda
2025.5
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Phase separation promotes Atg8 lipidation for autophagy progression
Yuko Fujioka, Takuma Tsuji, Tetsuya Kotani, Hiroyuki Kumeta, Chika Kakuta, Toyoshi Fujimoto, Hitoshi Nakatogawa, Nobuo N. Noda
2024.8
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Complete set of the Atg8–E1–E2–E3 conjugation machinery forms an interaction web that mediates membrane shaping
Jahangir Md. Alam, Tatsuro Maruyama, Daisuke Noshiro, Chika Kakuta, Tetsuya Kotani, Hitoshi Nakatogawa, Nobuo N. Noda
Nature Structural & Molecular Biology 2024.1
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A mechanism that ensures non-selective cytoplasm degradation by autophagy Reviewed International journal
Tetsuya Kotani, Yuji Sakai, Hiromi Kirisako, Chika Kakuta, Soichiro Kakuta, Yoshinori Ohsumi, Hitoshi Nakatogawa
Nature Communications 14 ( 1 ) 5815 - 5815 2023.9
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The Atg1 complex, Atg9, and Vac8 recruit PI3K complex I to the pre-autophagosomal structure
Kanae Hitomi, Tetsuya Kotani, Nobuo N. Noda, Yayoi Kimura, Hitoshi Nakatogawa
Journal of Cell Biology 2023.8
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ER‐phagy: selective autophagy of the endoplasmic reticulum
Keisuke Mochida, Hitoshi Nakatogawa
The EMBO Reports 2022.8
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Degradation of nuclear components via different autophagy pathways
Ziyang Li, Hitoshi Nakatogawa
Trends in Cell Biology 2022.7
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Atg39 links and deforms the outer and inner nuclear membranes in selective autophagy of the nucleus
Keisuke Mochida, Toshifumi Otani, Yuto Katsumata, Hiromi Kirisako, Chika Kakuta, Tetsuya Kotani, Hitoshi Nakatogawa
Journal of Cell Biology 221 ( 2 ) 2022.2
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Pex3 confines pexophagy receptor activity of Atg36 to peroxisomes by regulating Hrr25-mediated phosphorylation and proteasomal degradation
Sota Meguro, Xizhen Zhuang, Hiromi Kirisako, Hitoshi Nakatogawa
Journal of Biological Chemistry 295 ( 48 ) 16292 - 16298 2020.11
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Mechanisms governing autophagosome biogenesis
Hitoshi Nakatogawa
Nature Reviews Molecular Cell Biology 21 ( 8 ) 439 - 458 2020.8
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TORC1 inactivation stimulates autophagy of nucleoporin and nuclear pore complexes
Yui Tomioka, Tetsuya Kotani, Hiromi Kirisako, Yu Oikawa, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Yoshinori Ohsumi, Hitoshi Nakatogawa
Journal of Cell Biology 219 ( 7 ) 2020.7
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Super-assembly of ER-phagy receptor Atg40 induces local ER remodeling at contacts with forming autophagosomal membranes
Keisuke Mochida, Akinori Yamasaki, Kazuaki Matoba, Hiromi Kirisako, Nobuo N. Noda, Hitoshi Nakatogawa
Nature Communications 2020.7
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COPII vesicles contribute to autophagosomal membranes
Takayuki Shima, Hiromi Kirisako, Hitoshi Nakatogawa
Journal of Cell Biology 218 ( 5 ) 1503 - 1510 2019.5
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Two distinct mechanisms target the autophagy-related E3 complex to the pre-autophagosomal structure
Kumi Harada, Tetsuya Kotani, Hiromi Kirisako, Machiko Sakoh-Nakatogawa, Yu Oikawa, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Hayashi Yamamoto, Yoshinori Ohsumi, Hitoshi Nakatogawa
eLife 8 2019.2
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Lipidation-independent vacuolar functions of Atg8 rely on its noncanonical interaction with a vacuole membrane protein
Xiao-Man Liu, Akinori Yamasaki, Xiao-Min Du, Valerie C Coffman, Yoshinori Ohsumi, Hitoshi Nakatogawa, Jian-Qiu Wu, Nobuo N Noda, Li-Lin Du
eLife 7 2018.11
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The Atg2-Atg18 complex tethers pre-autophagosomal membranes to the endoplasmic reticulum for autophagosome formation
Tetsuya Kotani, Hiromi Kirisako, Michiko Koizumi, Yoshinori Ohsumi, Hitoshi Nakatogawa
Proceedings of the National Academy of Sciences 115 ( 41 ) 10363 - 10368 2018.10
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Eating the ER and the nucleus for survival under starvation conditions.
Nakatogawa H
2016.3
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Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition).
Klionsky DJ, Abdelmohsen K, Abe A, Abedin MJ, Abeliovich H, Acevedo Arozena A, Adachi H, Adams CM, Adams PD, Adeli K, Adhihetty PJ, Adler SG, Agam G, Agarwal R, Aghi MK, Agnello M, Agostinis P, Aguilar PV, Aguirre-Ghiso J, Airoldi EM
2016
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Phospholipid methylation controls Atg32-mediated mitophagy and Atg8 recycling.
Sakakibara K, Eiyama A, Suzuki SW, Sakoh-Nakatogawa M, Okumura N, Tani M, Hashimoto A, Nagumo S, Kondo-Okamoto N, Kondo-Kakuta C, Asai E, Kirisako H, Nakatogawa H, Kuge O, Takao T, Ohsumi Y, Okamoto K
2015.11
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Regulated degradation: controlling the stability of autophagy gene transcripts.
Nakatogawa H
2015.7
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Receptor-mediated selective autophagy degrades the endoplasmic reticulum and the nucleus.
Mochida K, Oikawa Y, Kimura Y, Kirisako H, Hirano H, Ohsumi Y, Nakatogawa H
2015.6
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Sakoh-Nakatogawa M, Kirisako H, Nakatogawa H, Ohsumi Y
2015.3
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Appetite for ER/nucleus destruction.
Mochida K, Nakatogawa H
2015
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Hrr25: an emerging major player in selective autophagy regulation in Saccharomyces cerevisiae.
Nakatogawa H
2015
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Reticulophagy and nucleophagy: New findings and unsolved issues.
Nakatogawa H, Mochida K
2015
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Hrr25 triggers selective autophagy-related pathways by phosphorylating receptor proteins
Tanaka, Chikara, Tan, Li-Jing, Mochida, Keisuke, Kirisako, Hiromi, Koizumi, Michiko, Asai, Eri, Sakoh-Nakatogawa, Machiko, Ohsumi, Yoshinori, Nakatogawa, Hitoshi
Journal of Cell Biology 207 ( 1 ) 2014
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Membrane Morphology Is Actively Transformed by Covalent Binding of the Protein Atg8 to PE-Lipids
Knorr, Roland L., Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori, Lipowsky, Reinhard, Baumgart, Tobias, Dimova, Rumiana
Plos One 9 ( 12 ) 2014
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Autophagy: Close Contact Keeps Out the Uninvited
Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori
Current Biology 24 ( 12 ) 2014
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Hrr25 phosphorylates the autophagic receptor Atg34 to promote vacuolar transport of alpha-mannosidase under nitrogen starvation conditions
Mochida, Keisuke, Ohsumi, Yoshinori, Nakatogawa, Hitoshi
Febs Letters 588 ( 21 ) 2014
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Two ubiquitin-like conjugation systems that mediate membrane formation during autophagy
Nakatogawa, Hitoshi, Lane, JD
Autophagy: Molecules and Mechanisms 55 2013
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Atg12-Atg5 conjugate enhances E2 activity of Atg3 by rearranging its catalytic site
Sakoh-Nakatogawa, Machiko, Matoba, Kazuaki, Asai, Eri, Kirisako, Hiromi, Ishii, Junko, Noda, Nobuo N., Inagaki, Fuyuhiko, Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori
Nature Structural & Molecular Biology 20 ( 4 ) 2013
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Recruitment of the autophagic machinery to endosomes during infection is mediated by ubiquitin
Fujita, Naonobu, Morita, Eiji, Itoh, Takashi, Tanaka, Atsushi, Nakaoka, Megumi, Osada, Yuki, Umemoto, Tetsuo, Saitoh, Tatsuya, Nakatogawa, Hitoshi, Kobayashi, Shouhei a, Haraguchi, Tokuko, Guan, Jun-Lin, Iwai, Kazuhiro, Tokunaga, Fuminori, Saito, Kazunobu, Ishibashi, Koutaro, Akira, Shizuo, Fukuda, Mitsunori, Noda, Takeshi, Yoshimori, Tamotsu
Journal of Cell Biology 203 ( 1 ) 2013
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Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy.
Klionsky DJ, Abdalla FC, Abeliovich H, Abraham RT, Acevedo-Arozena A, Adeli K, Agholme L, Agnello M, Agostinis P, Aguirre-Ghiso JA, Ahn HJ, Ait-Mohamed O, Ait-Si-Ali S, Akematsu T, Akira S, Al-Younes HM, Al-Zeer MA, Albert ML, Albin RL, Alegre-Abarrategui J
2012.4
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SDS-PAGE techniques to study ubiquitin-like conjugation systems in yeast autophagy.
Nakatogawa H, Ohsumi Y
2012
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The Autophagy-related Protein Kinase Atg1 Interacts with the Ubiquitin-like Protein Atg8 via the Atg8 Family Interacting Motif to Facilitate Autophagosome Formation
Nakatogawa, Hitoshi, Ohbayashi, Shiran, Sakoh-Nakatogawa, Machiko, Kakuta, Soichiro, Suzuki, Sho W., Kirisako, Hiromi, Kondo-Kakuta, Chika, Noda, Nobuo N., Yamamoto, Hayashi, Ohsumi, Yoshinori
Journal of Biological Chemistry 287 ( 34 ) 2012
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Atg4 recycles inappropriately lipidated Atg8 to promote autophagosome biogenesis
Nakatogawa, Hitoshi, Ishii, Junko, Asai, Eri, Ohsumi, Yoshinori
Autophagy 8 ( 2 ) 2012
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Autophagy-related Protein 32 Acts as Autophagic Degron and Directly Initiates Mitophagy
Kondo-Okamoto, Noriko, Noda, Nobuo N., Suzuki, Sho W., Nakatogawa, Hitoshi, Takahashi, Ikuko, Matsunami, Miou, Hashimoto, Ayako, Inagaki, Fuyuhiko, Ohsumi, Yoshinori, Okamoto, Koji
Journal of Biological Chemistry 287 ( 13 ) 2012
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Noncanonical recognition and UBL loading of distinct E2s by autophagy-essential Atg7
Yamaguchi, Masaya, Matoba, Kazuaki, Sawada, Ryoko, Fujioka, Yuko, Nakatogawa, Hitoshi, Yamamoto, Hayashi, Kobashigawa, Yoshihiro, Hoshida, Hisashi, Akada, Rinji, Ohsumi, Yoshinori, Noda, Nobuo N., Inagaki, Fuyuhiko
Nature Structural & Molecular Biology 19 ( 12 ) 2012
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Structural Basis of Atg8 Activation by a Homodimeric E1, Atg7
Noda, Nobuo N., Satoo, Kenji, Fujioka, Yuko, Kumeta, Hiroyuki, Ogura, Kenji, Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori, Inagaki, Fuyuhiko
Molecular Cell 44 ( 3 ) 2011
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The NMR structure of the autophagy-related protein Atg8
Kumeta, Hiroyuki, Watanabe, Masahiro, Nakatogawa, Hitoshi, Yamaguchi, Masaya, Ogura, Kenji, Adachi, Wakana, Fujioka, Yuko, Noda, Nobuo N., Ohsumi, Yoshinori, Inagaki, Fuyuhiko
Journal of Biomolecular Nmr 47 ( 3 ) 2010
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Dimeric Coiled-coil Structure of Saccharomyces cerevisiae Atg16 and Its Functional Significance in Autophagy
Fujioka, Yuko, Noda, Nobuo N., Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori, Inagaki, Fuyuhiko
Journal of Biological Chemistry 285 ( 2 ) 2010
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Autophagy-related Protein 8 (Atg8) Family Interacting Motif in Atg3 Mediates the Atg3-Atg8 Interaction and Is Crucial for the Cytoplasm-to-Vacuole Targeting Pathway
Yamaguchi, Masaya, Noda, Nobuo N., Nakatogawa, Hitoshi, Kumeta, Hiroyuki, Ohsumi, Yoshinori, Inagaki, Fuyuhiko
Journal of Biological Chemistry 285 ( 38 ) 2010
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Dynamics and diversity in autophagy mechanisms: lessons from yeast
Nakatogawa, Hitoshi, Suzuki, Kuninori, Kamada, Yoshiaki, Ohsumi, Yoshinori
Nature Reviews Molecular Cell Biology 10 ( 7 ) 2009
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Analyses of ATG8-PE-containing structures involved in autophagosome formation
Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori
Autophagy 5 ( 6 ) 895 - 895 2009
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Lipidation of Atg8: how is substrate specificity determined without a canonical E3 enzyme?
Nakatogawa H, Oh-oka K, Ohsumi Y
2008.10
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Starved cells eat ribosomes
Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori
Nature Cell Biology 10 ( 5 ) 2008
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Structural basis of target recognition by Atg8/LC3 during selective autophagy
Noda, Nobuo N., Kumeta, Hiroyuki, Nakatogawa, Hitoshi, Satoo, Kenji, Adachi, Wakana, Ishii, Junko, Fujioka, Yuko, Ohsumi, Yoshinori, Inagaki, Fuyuhiko
Genes To Cells 13 ( 12 ) 2008
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Physiological pH and acidic phospholipids contribute to substrate specificity in lipidation of Atg8
Oh-oka, Kyoko, Nakatogawa, Hitoshi, Ohsumi, Yoshinori
Journal of Biological Chemistry 283 ( 32 ) 2008
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Atg8, a ubiquitin-like protein required for autophagosome formation, mediates membrane tethering and hemifusion
Nakatogawa, Hitoshi, Ichimura, Yoshinobu, Ohsumi, Yoshinori
Cell 130 ( 1 ) 2007
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Genetically encoded but nonpolypeptide Prolyl-tRNA functions in the A site for SecM-mediated ribosomal stall
Muto, H., Nakatogawa, H., Ito, K.
Molecular Cell 22 ( 4 ) 2006
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Regulation and route-selection in SecA-SecYEG protein translocase
Ito, Koreaki, Mori, Hiromki, Nakatogawa, Hitoshi, Akiyama, Yoshinori, Sbimohata, Nobuyuki
Cell Structure and Function 30 9 - 9 2005
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SecM facilitates translocase function of SecA by localizing its biosynthesis
Nakatogawa, H., Murakanti, A., Mori, H., Ito, K.
Genes & Development 19 ( 4 ) 2005
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Intraribosomal regulation of expression and fate of proteins
Nakatogawa, H., Ito, K.
Chembiochem 5 ( 1 ) 2004
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Translation arrest of SecM is essential for the basal and regulated expression of SecA
Murakami, A., Nakatogawa, H., Ito, K.
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101 ( 33 ) 2004
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Control of CesA and SecM translation by protein secretion
Nakatogawa, H., Murakami, A., Ito, K.
Current Opinion in Microbiology 7 ( 2 ) 2004
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The ribosomal exit tunnel functions as a discriminating gate
Nakatogawa, H., Ito, K.
Cell 108 ( 5 ) 2002
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Secretion monitor, SecM, undergoes self-translation arrest in the cytosol
Nakatogawa, H., Ito, K.
Molecular Cell 7 ( 1 ) 2001
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Nakatogawa H, Mori H, Matsumoto G, Ito K
2000.6
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Genetic dissection of SecA: suppressor mutations against the secY205 translocase defect
Matsumoto, G., Nakatogawa, H., Mori, H., Ito, K.
Genes To Cells 5 ( 12 ) 2000
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Two independent mechanisms down-regulate the intrinsic SecA ATPase activity
Nakatogawa, H., Mori, H., Ito, K.
Journal of Biological Chemistry 275 ( 43 ) 2000
Research Projects
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膜界面が統御するオートファジーの膜動態の解明
Grant number：25H01322 2025.4 - 2030.3
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)
中戸川 仁, 本田 郁子, May Alexander
Grant amount：\159510000 （ Direct Cost: \122700000 、 Indirect Cost：\36810000 ）
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オートファジーによる核の分解の分子機構と生理的意義の解明
Grant number：24H00553 2024.4 - 2028.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
中戸川 仁
Grant amount：\47970000 （ Direct Cost: \36900000 、 Indirect Cost：\11070000 ）
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Interdisciplinary research on autophagy: From working principles to pathophysiology
Grant number：23K20044 2023.11 - 2030.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (International Leading Research )
Grant amount：\688870000 （ Direct Cost: \529900000 、 Indirect Cost：\158970000 ）
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マクロオートファジーにおける膜動態と基質選択のメカニズム
Grant number：19H05708 2019.6 - 2024.3
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)
中戸川 仁, 大隅 良典
Grant amount：\184730000 （ Direct Cost: \142100000 、 Indirect Cost：\42630000 ）
マクロオートファジーは、様々な細胞成分を“オートファゴソーム”と呼ばれる二重膜胞内に隔離し、リソソーム／液胞に輸送し、分解する。本計画研究は、マクロオートファジーにおけるオートファゴソーム形成機構、新たな分解基質選択機構、マクロオートファジーとミクロオートファジーの連携の解明を目的としている。当該年度は研究実績は以下の通りである。・Atg9小胞の形成機構及び隔離膜前駆体への変換機構の解明：昨年度単離したAtg23の変異体の解析を進めた。PI3K複合体IとAtg9小胞およびAtg1複合体の相互作用の解析結果から、PI3K複合体Iの隔離膜前駆体への局在化機構を提唱した（論文執筆中）。・隔離膜の伸張機構の解明：Atg2のリン酸化がAtg2-Atg18複合体の小胞体への結合を制御することを示す結果を得た。セミインタクト細胞を用いた隔離膜伸張の再構成系については隔離膜と考えられる構造体が観察された。・新たな基質選択機構の解明：Atg24複合体が伸張中の隔離膜の形態制御や開口径の拡大に重要であることを発見し、一昨年度、論文を執筆し投稿した。昨年度は査読者からのコメントに対応すべく追加実験をおこなった（改訂継続中）。・マクロオートファジーとミクロオートファジーの連携：これまでの研究により、ミクロヌクレオファジーの異常昂進を抑制することがマクロヌクレオファジーの重要な（細胞の生死を決める）役割の一つであることを明らかにすることができた。当該年度は、この結論を補強するためのデータを収集した（論文準備中）。・オートファジーによるタンパク質分解の総合的理解：昨年度までに同定したオートファゴソームに効率的に取り込まれるタンパク質や排除される傾向にあるタンパク質の解析を進め、そのメカニズムおよび生理的意義が明らかとなってきた。
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Elucidation of molecular basis and physiological significance of organelle degradation by autophagy
Grant number：17H01430 2017.4 - 2022.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Nakatogawa Hitoshi
Grant amount：\42120000 （ Direct Cost: \32400000 、 Indirect Cost：\9720000 ）
Autophagy is a major degradation system in eukaryotic cells. This study aimed at elucidating the mechanisms and physiological significance of organelle degradation by autophagy. Consequently, we revealed the mechanisms by which the nucleus and endoplasmic reticulum are deformed and sequestered within autophagosomes. We also showed how cells regulate autophagic degradation of peroxisomes. These results were published in international journals as three research articles. Moreover, our results provided significant insights into the regulation and physiological function of autophagy of the nucleus. These results will also be published soon.
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International Activities Support for Autophagy Research
Grant number：15K21749 2015.11 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Mizushima Noboru
Grant amount：\49140000 （ Direct Cost: \37800000 、 Indirect Cost：\11340000 ）
This Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas was established to promote multidisciplinary research on autophagy by coordinating in vitro reconstitution biology, structural biology, cell biology, genetics of model organisms, and human pathophysiology. This "International Activities Supporting Group" set up Researcher Exchange Program Committee and Collaboration Promoting Committee. Aiming to promote bilateral joint research or international collaboration, our focus was on placing Japanese researchers overseas and on inviting or employing foreign researchers
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Elucidation of molecular functions of autophagy-related proteins using yeast and cell-free systems
Grant number：25111003 2013.6 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Nakatogawa Hitoshi
Grant amount：\125320000 （ Direct Cost: \96400000 、 Indirect Cost：\28920000 ）
Autophagy is a major degradation system within cells, which plays a wide range of physiological roles and is linked to a number of human diseases. However, fundamental issues still remain to be addressed in the molecular mechanisms of autophagy, which is required to develop therapeutic methods for related diseases. In this study, we used yeast as an excellent model organism for the study of molecular mechanisms of basic biological phenomena and cell-free systems composed of purified proteins and artificial membranes which allow us to analyze the functions of related molecules. Finally, we obtained many important results about molecular mechanisms underlying the biogenesis of the autophagosome, a central event in autophagy, and degradation targets and regulatory mechanisms of selective types of autophagy, which specifically degrade certain components of cells.
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Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
Grant number：25111001 2013.6 - 2018.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Mizushima Noboru, IWAI Kazuhiro, UCHIYAMA Yasuo, OHSUMI Yoshinori, OHNO Hiroshi, KOMINAMI Eiki, TANAKA Keiji, SATO Shigeto, SUGAWARA Hideaki
Grant amount：\115050000 （ Direct Cost: \88500000 、 Indirect Cost：\26550000 ）
This Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas was established to promote multidisciplinary research on autophagy by coordinating in vitro reconstitution biology, structural biology, cell biology, genetics of model organisms, and human pathophysiology. This "Administrative Group" multilaterally supported and coordinated our studies in this Innovative Area; supporting our annual meetings and international symposium. On our website, we opened the Autophagy Forum, which is a discussion forum for our research outcomes. Autophagy protocols have also become available on the website.
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Elucidation of mechanisms that regulate target recognition in selective autophagy
Grant number：25711005 2013.4 - 2017.3
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
Nakatogawa Hitoshi
Grant amount：\26130000 （ Direct Cost: \20100000 、 Indirect Cost：\6030000 ）
Selective types of autophagy, which target and degrade specific components in cells, have recently attracted much attention due to their direct relations to a number of human diseases. In this study, using a budding yeast as a model organism, we analyzed how selective autophagy is controlled, and revealed that multiple selective autophagy pathways are regulated by a uniform mechanism. In addition, we discovered new selective autophagy pathways that target the nucleus and the endoplasmic reticulum, and elucidated their molecular basis. Results obtained in this study will serve as basic information in developing therapeutic methods for related diseases.
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オートファゴソーム形成を支える膜動態の解析
Grant number：20687009 2008 - 2011
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(A)
中戸川 仁
Grant amount：\25220000 （ Direct Cost: \19400000 、 Indirect Cost：\5820000 ）
オートファジーは、栄養飢餓をはじめとする様々な生命現象に深く関わる細胞内分解・リサイクリングシステムである。オートファジーには、被分解物を隔離し、分解の場であるリソソームあるいは液胞に輸送するためのオートファゴソームと呼ばれる二重膜胞の新規構築が必須であるが、そのメカニズムは未だ謎に包まれている。本研究では、オートファゴソーム形成に必須のAtg因子の中から、膜動態に直接関わると考えられる機能未知の因子に着目し、オートファゴソーム形成のメカニズムの解明に突破口を開くことを目的としている。昨年度までの研究により、機能未知のタンパク質複合体構成因子Atg2およびAtg18を欠いた細胞内に、オートファゴソーム膜の中間体と考えられる膜構造が蓄積することを見出した。本年度は、この膜構造の形成機構を解析し、同膜構造がpre-autophagosoma 1 structureと呼ばれる液胞近傍の構造体で他のAtgタンパク質の協調的な働きにより形成されることを明らかにした。また、Atg2の発現を可逆的にコントロールできる細胞株を構築し、同膜構造の蓄積がAtg2の再発現により解消されることを示し、同膜構造が真にオートファゴソーム膜の中間体であることを裏付ける結果を得た。さらに、同膜構造を細胞破砕液より大量に単離する手法を確立し、その質量分析によるタンパク質・脂質組成の決定や電子顕微鏡による形態観察に取り組むことを可能とした。
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Molecular Mechanism and Diversity of Autophagy
Grant number：19002015 2007 - 2010
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
OHSUMI Yoshinori, NAKATOGAWA Hitoshi, SUZUKI Kuninori
Grant amount：\561470000 （ Direct Cost: \431900000 、 Indirect Cost：\129570000 ）
Atg17, Atg29 and Atg31 form a stable ternary complex. Upon starvation Atg1-Atg13 joins to the complex and acts as a scaffold complex for the PAS. Other Atg proteins sequentially join to the PAS in a hierarchical manner. Using in vitro systems, we elucidated functions of the products of ubiquitin-like conjugation reactions, Atg8-PE and Atg12-Atg5. We studied selective degradation of mitochondria and identified an essential receptor, Atg32, which localizes on the mitochondrial outer membrane. Crystal structures of the most Atg proteins involved in the conjugation systems were determined.
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オートファジーにおける脂質膜組織化機構の解明
Grant number：07051475 2006 - 2009
科学技術振興機構 戦略的な研究開発の推進/戦略的創造研究推進事業/さきがけ
中戸川 仁
オートファジーとは、細胞が自身の中身をオートファゴソームと呼ばれる脂質膜の袋で包み込んで分解する現象です。オートファジーが起こるおかげで、細胞は栄養が枯渇しても分解産物であるアミノ酸を糧に生き抜くことができますし、細胞内を常に綺麗に保つことができます。本研究では、どのようにしてオートファゴソームが形作られるのか、そのメカニズムを解明し、創薬や代謝制御技術の開発に貢献しうる成果を得ることを目的とします。
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選択的オートファジーにおけるユビキチン様蛋白質Atg8の役割
Grant number：18770160 2006 - 2007
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B)
中戸川 仁
Grant amount：\3600000 （ Direct Cost: \3600000 ）
オートファジーは、細胞が限られた栄養条件下を生き抜くために必須の応答機構である。オートファジーが誘導されると、オートファゴソームと呼ばれる二重膜構造が細胞質成分を包み込み、それらをリソソーム/液胞といった分解コンパートメントに輸送し分解する。オートファゴソームによる包み込みは基本的に非選択的であるが、近年、特定の蛋白質やオルガネラを選択的に取り込むタイプのオートファジーが複数例報告され、注目を集めている。しかし、その分子機構についてはほとんど明らかとなっていない。本研究では、出芽酵母をモデル生物として、オートファゴソーム形成に必要なAtg8というユビキチン様蛋白質に着目し、オートファゴソームへの"積荷"の選択的取り込み機構を明らかにすることを目的とした。構造生物学的解析および系統的変異解析から、オートファゴソームに選択的に取り込まれる積荷である酵母のアミノペプチダーゼI(API)の受容体蛋白質であるAtg19とAtg8との相互作用を原子レベルで明らかにし、さらにその相互作用様式がヒトを含む高等真核生物にまで保存されていることを示す結果を得ることができた。