ミトコンドリア-リソソーム相互連関による鉄輸送の機構解明

• Project/Area Number: 19K07375
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 古屋 徳彦 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (50401188)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ミトコンドリ / リソソーム / 鉄 / vCLAMP / Vps39 / ミトコンドリア

Outline of Research at the Start

生理条件下で起こるミトコンドリア機能の異常および不良ミトコンドリアの出現に、リソソームからミトコンドリアへの鉄供給機構の破綻が大きく関与していると予想し、現状分子機構の詳細が不明であるリソソームからミトコンドリアへの鉄供給機構の分子機構の詳細を明らかにすると共に、同機構のミトコンドリア機能維持への寄与を明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

鉄はミトコンドリア内でのヘムや鉄硫黄クラスターの合成に用いられるだけでなく、ミトコンドリア呼吸機能に必須な金属として知られている。ミトコンドリアの機能低下は神経変性疾患を始めとする様々な疾患や老化と密接に関係しており、ミトコンドリア品質管理は細胞の恒常性維持に非常に重要である。細胞内で鉄はリソソームからミトコンドリアに供給されるが、その分子機構の詳細は不明である。研究代表者は生理的条件で起こるミトコンドリア機能低下および不良ミトコンドリア出現の一因としてリソソームからミトコンドリアへの鉄供給機構の破綻が関わっていると予想した。本研究は、リソソームからミトコンドリアへの鉄供給機構の分子機構の詳細を明らかにすると共に、同機構のミトコンドリア機能維持への寄与を明らかにすることを目的に研究を遂行した。
研究代表者は酵母で報告されているYpt7とVps39依存的に形成されるミトコンドリア、リソソームの相互連関領域vCLAMP（vacuole and mitochondria patch）という構造がミトコンドリア-リソソーム相互連関および同経路を介した鉄輸送に関わるのではないかと予想し、研究を始めた。申請書に記載したプレリミナリーデータとして、研究代表者はRab7ドミナントネガティブ（T22N）変異体の発現により、ミトコンドリアとリソソームの共局在が低下することを確認していた。今年度の研究によってVps39 KO HeLa細胞を作成した所、Rab7ドミナントネガティブ変異体の発現細胞と同様に、ミトコンドリアとリソソームの共局在が低下することを見出した。また、Vps39 KO 細胞では呼吸鎖複合体Ⅱの複合体形成が低下することを見出し、Vps39 KOによってミトコンドリア呼吸機能が低下することを見出した。
以上のことから、ほ乳類細胞においてもvCLAMPの存在および、vCLAMPによるリソソームからミトコンドリアへの鉄輸送が行われることが示唆された。