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ミトコンドリア膜上に一過性に形成される過渡的細胞死孔の捕捉

公募研究

研究領域過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解-生理的準安定状態を捉える新技術-
研究課題/領域番号 24121708
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

清水 重臣  東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (70271020)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2012年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワードアポトーシス / ミトコンドリア / ネクローシス / bax / bak
研究概要

ミトコンドリアの膜透過性亢進は細胞死の実行に必須の現象であるにもかかわらず、その分子装置の形成が一過性であるため、実態は充分解明されていない。そこで本申請においては、アポトーシスやネクローシスの際に、ミトコンドリア膜に形成される過渡的細胞死孔(アポトーシス孔とネクローシス孔)の一過性の開口状態の捕捉を試みた。具体的には、(1)開口した瞬間のミトコンドリア細胞死孔の形状捕捉、(2)アポトーシス孔が開いている時のミトコンドリア膜の状態観察を行ない、以下の結果を得た。[1]過渡的細胞死孔の構造捕捉:細胞において超高感度蛍光顕微鏡を用いて、活性型Bakを捕捉した。この時のBakの状態(形態、多量体化、外膜との位置関係)の同定に成功した。さらに、超高感度蛍光顕微鏡と電子顕微鏡で同じ場面を観察することにより、Bakが活性化した時のミトコンドリアの形態を捕捉した。[2]上記の細胞レベルでの形態解析と同様に、単離ミトコンドリアを用いて解析を行ない、ミトコンドリアにブレッブが生じている可能性を見出した[3]細胞死抵抗性細胞を用いた時や、細胞死抵抗性ミトコンドリアを用いた時、あるいは細胞死誘導活性が見られない変異型Bak分子を用いた時には、上記の反応は見られなかった。
これらの実験事実より、ミトコンドリア上でBak(あるいはBax)が100分子程度会合することによって、ミトコンドリア上にブレッブが形成され、これが弾ける事が膜透過性を亢進させるメカニズムの本態である可能性が示された。さらに、Bak/Baxを介した経路以外にも、ミトコンドリアの膜透過性を亢進させるメカニズムが有る可能性を見出した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Autophagic Cell Death and Cancer.2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, T. Yoshida, M. Tsujioka, S. Arakawa.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci.

      巻: 15 号: 2 ページ: 3145-3153

    • DOI

      10.3390/ijms15023145

    • NAID

      40019721683

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternative Macroautophagy and Mitophagy2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, S. Honda, S. Arakawa, H. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Int. J. Biochem. Cell Biol.

      巻: 50 ページ: 64-66

    • DOI

      10.1016/j.biocel.2014.02.016

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ulk1-mediated Atg5-independent macroautophagy mediates elimination of mitochondria from embryonic reticulocytes.2014

    • 著者名/発表者名
      S. Honda, S. Arakawa, Y. Nishida, H. Yamaguchi, E. Ishii, S. Shimizu,
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: press

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inhibition of epithelial cell death by Bcl-2 improved chronic colitis in IL10 KO mice2013

    • 著者名/発表者名
      T. Mizushima, S. Arakawa, Y. Sanada, I. Yoshino, D. Miyazaki, H. Urushima, Y. Tsujimoto, T. Ito, S. Shimizu
    • 雑誌名

      Am J Pathol.

      巻: 183 号: 6 ページ: 1936-1944

    • DOI

      10.1016/j.ajpath.2013.08.012

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] p53 Inhibits Vascular Endothelial Growth Factor Expression in Solid Tumor.2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Yoshioka
    • 雑誌名

      Journal of Surgical Research

      巻: 174 号: 2 ページ: 291-297

    • DOI

      10.1016/j.jss.2010.12.028

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Involvement of Beclin 1 in the engulfment of apoptotic cells2012

    • 著者名/発表者名
      Konishi A, Arakawa S, Yue Z, Shimizu S
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem.

      巻: (epub) 号: 17 ページ: 13919-13929

    • DOI

      10.1074/jbc.m112.348375

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shigella targets epithelial tricellular junctions to spread between cells via a noncanonical clathrin-dependent endocytic pathway.2012

    • 著者名/発表者名
      Makoto Fukumatsu
    • 雑誌名

      Cell Host & Microbe

      巻: 11 号: 4 ページ: 325-336

    • DOI

      10.1016/j.chom.2012.03.001

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hypertrophy and unconventional cell division of hepatocytes underlie liver regeneration.2012

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Miyaoka
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 22 号: 13 ページ: 1166-1175

    • DOI

      10.1016/j.cub.2012.05.016

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformation of an antimicrobial peptide into a plasma membrane-permeable, mitochondria-targeted peptide via the substitution of lysine with arginine2012

    • 著者名/発表者名
      Ikuhiko Nakase, Shinya Okumura, Sayaka Katayama, Hisaaki Hirose, Silvia Pujals, Hirofumi Yamaguchi, Satoko Arakawa, Shigeomi Shimizu, Shiroh Futaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 48 号: 90 ページ: 11097-11099

    • DOI

      10.1039/c2cc35872g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Biological Roles of Autophagic Cell Death2013

    • 著者名/発表者名
      Shimizu S
    • 学会等名
      CSH Asia conference on Mechanisms and Functions of Non-apoptotic Cell Death
    • 発表場所
      Suzhou, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mitophagy is regulated by Ulk1-dependent alternative macroautophagy during erythrocyte maturation2013

    • 著者名/発表者名
      Shimizu S
    • 学会等名
      International Symposium on Mitochondria
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オートファジーと細胞死のクロストーク2013

    • 著者名/発表者名
      清水重臣
    • 学会等名
      第22回日本Cell Death学会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Maintenance of tissue homeostasis by dying cells and autophagy2012

    • 著者名/発表者名
      清水重臣
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 様々なストレスに対応する為に機能するオートファジー2012

    • 著者名/発表者名
      清水重臣
    • 学会等名
      第16回日本統合医療学
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      2012-12-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Mechanisms and Physiological Roles of Atg5/Atg7-independent Macroautophagy2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeomi Shimizu
    • 学会等名
      The 6th Symposium on Autophagy
    • 発表場所
      名護市
    • 年月日
      2012-10-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Alternative Macroautophagy and Cancer2012

    • 著者名/発表者名
      Shigeomi Shimizu
    • 学会等名
      第71回日本癌学会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] AUTOPHAGY: Cancer, Other Pathologies, Inflammation, Immunity, and Infection.Vol. 22014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, S. Arakawa, Y. Nishida, H. Yamaguchi, T. Yoshida.
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      Academic Press,
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 難治疾患研究所 病態細胞生物学分野ホームページ

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/mri/section/pathophysiology/pcb/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京医科歯科大学 難治疾患研究所 病態細胞生物学分野ホームページ

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/mri/pcb/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] ベンゾチオフェン化合物、該化合物を有効成分と するオルタナティブオートファジー誘導剤及び抗癌 剤、並びに抗癌活性を有する化合物をスクリーニン グするための方法2013

    • 発明者名
      清水重臣、室橋道子、細谷孝充、 吉田優
    • 権利者名
      国立大学法人東京医科歯科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-02-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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