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Molecular basis for the formation of the mitochondrial crista structure

Research Project

Project/Area Number 20K21413
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

Tamura Yasushi  山形大学, 理学部, 教授 (50631876)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsミトコンドリア / クリステ / リン脂質輸送 / リン脂質
Outline of Research at the Start

本研究では,ミトコンドリア内膜の特殊なクリステ構造が形成される分子機構を明らかにすることを目的とし,以下の実験を行う。(1)ヒトにおけるミトコンドリア内リン脂質輸送因子がクリス形成に関与するかの検討,(2)クリステ新生と消失の瞬間をライブセルイメージング, (3)クリステ形成に関与する新規因子の遺伝学的探索,(4)クリステ膜形成の試験管内再構成。

Outline of Final Research Achievements

To elucidate molecular mechanisms of mitochondrial cristae membrane formation, we focused on the human orthologs of yeast Mgm1, Mdm35, and MICOS (OPA1, PRELID1-TRIAP1, and MICOS), which were found to be factors in the formation of yeast Mgm1, Mdm35, and MICOS. Specifically, we constructed single and double KO cells of these factors, and analyzed mitochondria and cristae structures by fluorescence and electron microscopy. The results showed that laminar cristae was decreased in OPA1-KO cells as reported in previous studies. Furthermore, we noticed that crista structures were almost completely absent in OPA1-Mic60 double knockout cells, . We will elucidate the crista formation mechanism by re-expressing the deleted genes to these cells and observing the process of crista remodeling.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミトコンドリアのクリステ膜は,ミトコンドリアのATP生産の効率化に必須の構造である。このクリステ膜構造が見つかってから長い年月が経っているが,このような特徴的な膜構造が形成されるメカニズムはほとんどわかっていない。今回,わたしたちが出芽酵母を用いた研究によって独自に発見したミトコンドリアクリスて形成因子を,ヒトの細胞を用いて解析し,出芽酵母で得られた知見を確認することができた。今後さらに研究をすすめることで,クリステ膜形成の謎が明らかにできれば,ミトコンドリアの機能が低下した疾患の治療法戦略などに貢献できると期待される。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Crystal structure of Tam41 cytidine diphosphate diacylglycerol synthase from a Firmicutes bacterium2021

    • Author(s)
      Kimura Keisuke、Kawai Fumihiro、Kubota-Kawai Hisako、Watanabe Yasunori、Tomii Kentaro、Kojima Rieko、Hirata Kunio、Yamamori Yu、Endo Toshiya、Tamura Yasushi
    • Journal Title

      The Journal of Biochemistry

      Volume: 171 Issue: 4 Pages: 429-441

    • DOI

      10.1093/jb/mvab154

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lipid homeostasis in mitochondria.2020

    • Author(s)
      Yasushi Tamura, Shin Kawano, Toshiya Endo
    • Journal Title

      Biological chemistry

      Volume: 401 Issue: 6-7 Pages: 821-833

    • DOI

      10.1515/hsz-2020-0121

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protrudin and PDZD8 contribute to neuronal integrity by promoting lipid extraction required for endosome maturation2020

    • Author(s)
      Shirane Michiko、Wada Mariko、Morita Keiko、Hayashi Nahoki、Kunimatsu Reina、Matsumoto Yuki、Matsuzaki Fumiko、Nakatsumi Hirokazu、Ohta Keisuke、Tamura Yasushi、Nakayama Keiichi I.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 4576-4576

    • DOI

      10.1038/s41467-020-18413-9

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Organelle membrane-specific chemical labeling and dynamic imaging in living cells.2020

    • Author(s)
      Tomonori Tamura, Alma Fujisawa, Masaki Tsuchiya, Yuying Shen, Kohjiro Nagao, Shin Kawano, Yasushi Tamura, Toshiya Endo, Masato Umeda, Itaru Hamachi
    • Journal Title

      Nature chemical biology

      Volume: 16 Issue: 12 Pages: 1361-1367

    • DOI

      10.1038/s41589-020-00651-z

    • NAID

      120006898122

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phosphatidylserine flux into mitochondria unveiled by organelle-targeted Escherichia coli phosphatidylserine synthase PssA.2020

    • Author(s)
      Hiroya Shiino, Shiina Furuta, Rieko Kojima, Keisuke Kimura, Toshiya Endo, Yasushi Tamura
    • Journal Title

      The FEBS journal

      Volume: - Issue: 10 Pages: 3285-3299

    • DOI

      10.1111/febs.15657

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improved Split-GFP Systems for Visualizing Organelle Contact Sites in Yeast and Human Cells.2020

    • Author(s)
      Tashiro S., Kakimoto Y., Shinmyo M., Fujimoto S. and Tamura Y.*
    • Journal Title

      Front. Cell Dev. Biol.

      Volume: 8 Pages: 571388-571388

    • DOI

      10.3389/fcell.2020.571388

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ミトコンドリアを介したリン脂質輸送機構と制御2021

    • Author(s)
      田村 康
    • Organizer
      第20回 日本ミトコンドリア学会年会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 膜脂質ダイナミクスが仲介するミトコンドリア構造形成2021

    • Author(s)
      田村 康
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会ワークショップ「生命科学の根幹に迫るミトコンドリアダイナミクスの世界」
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    • Invited
  • [Presentation] Split-TurboID-GFPを用いたヒトミトコンドリア-小胞体間コンタクトサイト局在化タンパク質の同定2021

    • Author(s)
      松崎淳平,田代晋也,新田莉彩子,尾野雅哉,吉丸哲郎,片桐豊雅,田村康
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] ヒト細胞における小胞体-リソソーム間コンタクトサイト局在タンパク質の同定2021

    • Author(s)
      高橋 賢司,尾野 雅哉,吉丸 哲郎,片桐 豊雅,田村 康
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 出芽酵母におけるミトコンドリア-液胞膜間コンタクトサイト局在タンパク質の同定出芽酵母におけるミトコンドリア-液胞膜間コンタクトサイト局在タンパク質の同定2021

    • Author(s)
      藤本慎太郎, 尾野雅哉, 吉丸哲郎, 片桐豊雅, 田村康
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞ストレス応答におけるミトコンドリア-小胞体コンタクト形成の制御と生理的意義2021

    • Author(s)
      田村 康
    • Organizer
      第94回 日本生化学会大会 シンポジウム「多面的ミトコンドリア機能による生命機能制御」
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Splitビオチン化酵素を用いた哺乳類細胞内オルガネラ間コンタクト周辺タンパク質の探索2021

    • Author(s)
      田代晋也, 松崎淳平, 高橋賢司, 新田莉彩子, 尾野雅哉, 吉丸哲郎, 片桐豊雅, 田村康
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Split-TurboID-GFPを用いたミトコンドリア-液胞膜間コンタクトサイト局在タンパク質の同定2021

    • Author(s)
      藤本慎太郎, 尾野雅哉, 吉丸哲郎, 片桐豊雅, 田村康
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Metabolic roles of organelle contact site2021

    • Author(s)
      Yasushi Tamura
    • Organizer
      第73回日本細胞生物学会大会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ミトコンドリア- ER間コンタクト制御を介したER ストレス応答2021

    • Author(s)
      田村 康
    • Organizer
      第31回 Forum in DOJIN 「細胞内膜系のダイナミズム-オルガネラが織りなす細胞のドラマ」
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] オルガネラ間リン脂質輸送制御を介したERストレス応答2020

    • Author(s)
      田村康
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ミトコンドリア-小胞体間におけるリン脂質合成酵素及び輸送因子阻害剤の探索2020

    • Author(s)
      椎野浩也,橋本美智子,遠藤斗志也,田村康
    • Organizer
      第93回日本生化学会大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Firmicutes bacterium 由来のCDP-DAG合成酵素Tam41の結晶構造の解明2020

    • Author(s)
      木村啓介,河合文啓,河合寿子,小島理恵子,渡邊康紀,遠藤斗志也,田村康
    • Organizer
      第28 回山形分子生物学セミナー
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 酵母形質転換ストレスとPah1の欠損はINO4遺伝子へのTy1レトロトランスポゾン挿入を引き起こす2020

    • Author(s)
      椎野浩也,工藤真之祐,古田詩唯奈,田村康
    • Organizer
      第62回日本脂質生化学会
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  • [Presentation] ミトコンドリア・小胞体間におけるリン脂質合成輸送阻害剤の単離2020

    • Author(s)
      椎野浩也,橋本美智子,遠藤斗志也,田村康
    • Organizer
      第72回日本細胞生物学会大会
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  • [Presentation] トコンドリア-小胞体間結合因子ERMES複合体クラスターの解離がERストレス軽減に寄与する2020

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      柿元百合子,小島理恵子,新名真夏,黒川量雄,中野明彦,遠藤斗志也,田村康
    • Organizer
      第72回細胞生物学会
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  • [Presentation] Split-APEX2-GFP を用いたヒトミトコンドリア-小胞体間コンタクトサイト局在タンパク質の同定2020

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      松崎淳平,田代晋也,新田莉彩子,尾野雅哉,吉丸哲郎,片桐豊雅,遠藤斗志也,田村康
    • Organizer
      第72回細胞生物学会
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  • [Presentation] Firmicutes bacterium由来のCDP-DAG合成酵素Tam41の結晶構造の解明2020

    • Author(s)
      木村啓介, 河合文啓, 平田邦生, 河合寿子, 小島理恵子, 渡邊康紀, 遠藤斗志也, 田村康
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] ミトコンドリア-小胞体間リン脂質輸送阻害剤の単離2020

    • Author(s)
      椎野浩也,橋本美智子,遠藤斗志也,田村康
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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  • [Remarks] 研究室HP

    • URL

      https://www.tamuralab.com/

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      2021 Annual Research Report

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Published: 2020-08-03   Modified: 2023-01-30  

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