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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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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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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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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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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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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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。

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