Er klärte die molekularen Mechanismen von Autophagie am Beispiel von Hefezellen, später auch bei Säugerzellen, die sich durch Abbau körpereigener Proteine auf gewandelte Umweltbedingungen einstellen. Dabei identifizierte er mit seiner Gruppe die beteiligten Enzyme, deren Regulierung je nach Stoffwechselzustand und den Mechanismus der Bildung von Autophagosomen. In der Hefezelle bilden sich bei Stickstoffmangel Autophagosomen (Membrane, die die abzubauenden Proteine umschließen und an Vakuolen oder Lysosomen abgeben), es bilden sich Vesikel in den Vakuolen und Vakuolen fusionieren. Ōsumi untersuchte verschiedene genetische Varianten von Hefezellen, denen für diese Prozesse des Zellabbaus wichtige Proteinasen in den Vakuolen fehlten. 1991 fand seine Gruppe einen ersten Autophagie-defekten Mutanten (apg 1-1, später ATG 1 genannt) in Hefe und später fanden sie 13 weitere (ATG). Mit der bald darauf erfolgten Entschlüsselung des Erbguts der Hefezelle konnten die entsprechenden Gene geklont werden. ATG 1 entsprach einer Proteinkinase, die anderen hatten kompliziertere Funktionen und entsprachen regulatorischen Ubiquitin-ähnlichen Enzymen.
mit Tsukada: Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae. In: FEBS Letters. Band 333, 1993, S. 169–174, Abstract
mit K. Takeshige, M. Baba, S. Tsuboi, T. Noda: Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction. In: Journal of Cell Biology. Band 119, 1992, S. 301–311, Abstract
mit Takeshige, M. Baba, N. Baba: Ultrastructural analysis of the autophagic process in yeast: detection of autophagosomes and their characterization. In: Journal of Cell Biology. Band 124, 1994, S. 903–913, Abstract
mit Noboru Mizushima u. a.: A protein conjugation system essential for autophagy. In: Nature. Band 395, 1998, S. 395, Abstract
mit Kabeya u. a.: LC3, a mammalian homologue of yeast Apg8p, is localized in autophagosome membranes after processing. In: EMBO Journal. Band 19, 2000, S. 5270–5278, PMC 305793 (freier Volltext)
mit K. Suzuki u. a.: The Pre-Autophagosomal Structure Organized by Concerted Functions of APG Genes Is Essential for Autophagosome Formation. In: The EMBO Journal. Band 20, 2001, S. 5971–5981, doi:10.1093/emboj/20.21.5971.
mit Mizushima, Yoshimori: Autophagosome formation in mammalian cells. In: Cell Structure and Function. Band 27, 2002, S. 421–429, PMID 12576635
mit Nakatogawa, Ichimura: Atg8, a Ubiquitin-like Protein Required for Autophagosome Formation, Mediates Membrane Tethering and Hemifusion. In: Cell. Band 130, 2007, S. 165–178, doi:10.1016/j.cell.2007.05.021
↑Fellows der AAAS: Yoshinori Ohsumi. American Association for the Advancement of Science, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 30. Januar 2018; abgerufen am 30. Januar 2018.Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.aaas.org