Molecular mechanisms and the functions of the membrane contact sites between mitochondria and lysosomes

• Project/Area Number: 19K06742
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: Yagisawa Fumi 琉球大学, 研究基盤センター, 准教授 (70757658)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ミトコンドリア / リソソーム / 物理的相互作用 / 相互作用 / ESCRT / Cyanidioschyzon

Outline of Research at the Start

人類、動物、植物など地球上の多くの生物は、真核細胞とよばれる細胞から構成される。真核細胞には、膜で区切られたそれぞれ固有の機能をもつ細胞小器官、オルガネラが存在する。これらのオルガネラの相互作用は、細胞が正常に機能する上で重要である。
エネルギー生産を担うミトコンドリアと不要なタンパク質等の分解を行うリソソームというオルガネラは、しばしば密着して観察される。本研究では、この現象の生じるメカニズムと生理的な役割を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Lysosomes (vacuoles) play a role in intercellular degradation, and mitochondria are the primary sites for energy production. In simple unicellular red algae Cyanidioschyzon merolae, these compartments interact during mitosis. Previous studies show that the protein VIG1, a component of the ESCRT complex, mediates contact site formation. This study demonstrates that VIG1 functions in the interaction are independent of other ESCRT proteins. Additionally, we also found that ESCRT plays a role in cytokinetic abscission in C. merolae.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動物細胞などでは、リソソーム（液胞）とミトコンドリアの物理的な相互作用が脂質輸送やミトコンドリア分裂などに関与する。VIG1は他生物にも存在し、本研究成果は他生物に展開できる可能性がある。また、真核生物は古細菌型の宿主がミトコンドリアを獲得して誕生し、その後、動物・菌類・アメーバ類のもととなる系統と植物などを含む系統に分岐した。細胞質分裂の最終段階におけるESCRTの機能は、これまで一部の古細菌と動物細胞でしか知られていなかった。シゾンの細胞質分裂に関わる本研究成果は、ESCRTが真核生物の始原的な細胞質分裂装置である可能性を示唆し、真核生物の進化を理解する上でも重要な知見と考えられる。

Research Products

• [Journal Article] ESCRT machinery mediates cytokinetic abscission in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae. (2020)
  • Author(s): Yagisawa F., Fujiwara T., Takemura T., Kobayashi Y., Sumiya N., Miyagishima S. Y., Nakamura S., Imoto Y., Misumi O., Tanaka K., Kuroiwa H., Kuroiwa T.
  • Journal Title: Frontiers in Cell and Developmental Biology Volume: 8 Pages: 169-169
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.00169
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeにおけるポリリン酸キナーゼPPK1の役割 (2019)
  • Author(s): 八木沢芙美、藤原崇之、宮城島進也、三角修己、中村宗一、黒岩春子、黒岩常祥
  • Organizer: 日本植物学会