Investigation of the basic principle of organelle-mass homeostasis
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19K06662
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
Yanagitani Kota 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (70614775)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | オルガネラ / ミトコンドリア / 翻訳制御 / ミトコンドリア量制御 / 選択と集中 / 細胞周期 / ストレス応答 / ホメオスタシス / オルガネラ量恒常性 / 核-オルガネラコミュニケーション |
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| Outline of Research at the Start |
真核生物において、好気呼吸によるATPの合成や細胞外へのタンパク質分泌、脂質の代謝などの細胞の生命機能に必須な反応は、ミトコンドリアや小胞体、ペルオキシソームなどの細胞内小器官（オルガネラ）で分担して遂行される。哺乳類を含む高等動物においては、同じ種類の細胞間では、各オルガネラの量は驚くほど類似している。この事実は、それぞれの種類の細胞に、オルガネラ量の正常範囲があり、この正常範囲内にオルガネラ量を戻す恒常性維持機構が存在することを示唆しているが、十分には研究されていない。本研究では、このオルガネラ量の恒常性を維持する機構の解明を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
If one would investigate a homeostasis, having methods to disturb it are important. Therefore, in this study, we established cells that can artificially decrease the amount of a targeted organelle, then, investigated the cellular responses against the deficiency of the organelle. Using transcriptomics, proteomics, and live cell imaging, we uncovered that Integrated Stress Response (ISR) was found to be activated under the mitochondrial deficiency. Under ISR, protein synthesis in the mitochondria is intact, whereas that in the cytosol is attenuated. Given that respiratory chain complexes are chimera between mitochondrially synthesized proteins and cytosolic synthesized proteins, balanced synthesis of the two group proteins is important. Under ISR, only cytosolic protein synthesis is suppressed, indicating that a balance regulation of mitochondria-cytosol protein synthesis occurs under mitochondrial deficiency.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ミトコンドリア量の異常減少は、ガンや糖尿病、脳卒中などの疾患や老化の過程で起こることが知られている。本研究では、ミトコンドリア不足の状態は、ISRを活性化させ、ミトコンドリア-サイトゾルタンパク質合成のアンバランスを解消させることが明らかになった。ただし、長く続くISRの活性化は、細胞死の誘導や拒食症誘導ホルモンGDF15の放出などを介して、細胞・個体レベルでの悪影響を引き起こすことが知られている。そのため、ミトコンドリア不足の可能性がある上記の疾患群では、ISRの亢進による病態悪化が起こっているかもしれない。本研究成果は、上記疾患群のISRを対象とした治療法の開発に貢献する可能性がある。
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Report
(4 results)
Research Products
(2 results)
