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The protein quality control in mitochondrial matrix by ATP-dependent proteases

Research Project

Project/Area Number 17K08640
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field General medical chemistry
Research InstitutionIwate Medical University

Principal Investigator

Furuyama Kazumichi  岩手医科大学, 医学部, 教授 (80280874)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 久保田 美子  岩手医科大学, 医学部, 准教授 (30260102)
金子 桐子  岩手医科大学, 医学部, 講師 (10545784)
野村 和美  岩手医科大学, 医学部, 助教 (50733581)
鈴木 亘  岩手医科大学, 医学部, 助教 (90610395)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsミトコンドリア / マトリクス / ATP依存性プロテアーゼ / CLPXP / LONP1 / ATP依存性マトリクスプロテアーゼ / 質量分析 / ATP依存性タンパク質分解酵素 / 酵素 / 蛋白質
Outline of Final Research Achievements

There are two mitochondrial matrix proteases, CLPXP and LONP1, and both of them are ATP-dependent proteases that are involved in the maintenance of mitochondrial function. In the present study, we have tried to identify each protease's specific role in maintaining the function of mitochondria for cells.
We first tried to delete CLPXP genes and the LONP1 gene independently in cultured fibroblast cells to determine the specific function of each gene in the cells using genome editing. The deletion of CLPXP genes did not cause any unique phenotype, whereas the LONP1 deleted cells grew slowly. We also tried to identify the substrate of each protease using the immunoprecipitation of each protein, followed by mass-spectrometric analysis. The comparison of the data revealed that the spectrum of substrates for each protease was not overlapped. These results suggest that each protease plays an independent role in the cells to maintain the mitochondrial functions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミトコンドリアは細胞内におけるエネルギー供給を中心に様々な役割を果たしている。その機能異常は細胞の運命に重大な影響を与えるため、ミトコンドリアの機能維持の詳細を明らかにすることは細胞レベル、ひいては個体レベルでの恒常性を維持するために重要である。
申請者らはミトコンドリア恒常性の維持機構を、マトリクスにおける二種類のプロテアーゼの機能に着目して研究をすすめ、それぞれのプロテアーゼの基質や役割は異なっており、特に一方のプロテアーゼは特定の代謝経路の制御に関わる可能性が高い事を見出した。さらなる検討により当該代謝経路の制御の異常を伴う疾患の病態等が明らかになることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Establishment of a cell model of X-linked sideroblastic anemia using genome editing.2018

    • Author(s)
      Kaneko K, Kubota Y, Nomura K, Hayashimoto H, Chida T, Yoshino N, Wayama M, Ogasawara K, Nakamura Y, Tooyama I, Furuyama K
    • Journal Title

      Exp Hematol

      Volume: 65 Pages: 57-68

    • DOI

      10.1016/j.exphem.2018.06.002

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A novel heterozygous ALAS2 mutation in a female with macrocytic sideroblastic anemia resembling myelodysplastic syndrome with ring sideroblasts: a case report and literature review2017

    • Author(s)
      Fujiwara T, Fukuhara N, Ichikawa S, Kobayashi M, Okitsu Y, Onishi Y, Furuyama K, Harigae H
    • Journal Title

      Annals of Hematology

      Volume: 96(11) Issue: 11 Pages: 1955-1957

    • DOI

      10.1007/s00277-017-3106-7

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Iron metabolism in erythroid cells and patients with congenital sideroblastic anemia2017

    • Author(s)
      Furuyama Kazumichi、Kaneko Kiriko
    • Journal Title

      International Journal of Hematology

      Volume: 107 Issue: 1 Pages: 44-54

    • DOI

      10.1007/s12185-017-2368-0

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ミトコンドリア内ヘム依存的ALAS1分解の調節機構2019

    • Author(s)
      久保田美子, 金子桐子, 鈴木亘, Kamata Costantine Chasama, 古山和道
    • Organizer
      第92回日本生化学会大会
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  • [Presentation] ヘム合成経路の律速酵素ALAS1の分解経路の抑制によるゲノム不安定性の誘導2018

    • Author(s)
      久保田美子,草壁香帆里,久慈 強,金子桐子,野村和美,博多修子,古山 和道
    • Organizer
      生化学会東北支部第84回例会シンポジウム
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  • [Presentation] 遺伝性鉄芽球性貧血モデル細胞の樹立2018

    • Author(s)
      金子 桐子,林本 遥,千田 大誠,久保田 美子,野村 和美,小笠原 勝利,和山 真里奈,吉野 直人,中村 幸夫,遠山 育夫,博多 修子,古山 和道
    • Organizer
      生化学会東北支部第84回例会シンポジウム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ALAS2変異による鉄芽球性貧血のモデル細胞構築2018

    • Author(s)
      金子桐子、久保田美子、野村和美、林本遥、千田大誠、吉野直人、和山真里奈、小笠原勝利、中村幸雄、遠山育夫、古山和道
    • Organizer
      第682回岩手医学会例会
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  • [Presentation] ヘム生合成経路の律速酵素ALAS1の分解経路の低下によるゲノム不安定性の誘導2017

    • Author(s)
      久保田 美子、久慈 強、古山 和道
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] ヒトCLPX-CLPP複合体によるヘム結合型ALAS1の認識及び分解メカニズムの解明2017

    • Author(s)
      野村 和美、北川 悠、大木 祐亮、久保田 美子、金子 桐子、古山 和道
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] ALAS2変異による遺伝性鉄芽球性貧血のモデル細胞樹立2017

    • Author(s)
      金子 桐子、千田 大誠、久保田 美子、野村 和美、古山 和道
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
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  • [Remarks] 生化学講座 [分子医化学分野]

    • URL

      http://www.iwate-med.ac.jp/education/gakubu_in/med_kouza/seika/

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  • [Remarks] 岩手医科大学生化学講座分子医化学分野紹介

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      http://www.iwate-med.ac.jp/education/gakubu_in/med_kouza/seika/

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  • [Remarks] 岩手医科大学 生化学講座 分子医化学分野

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      http://www.iwate-med.ac.jp/education/gakubu_in/med_kouza/seika/

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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