Integrated analysis for mitochondrial morphology
| Project/Area Number |
23K23562
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| Project/Area Number (Other) |
22H02296 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38060:Applied molecular and cellular biology-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
宮本 崇史 筑波大学, 医学医療系, 助教 (50740346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 伸一郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00197146)
山本 雄介 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (60768117)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | ミトコンドリア / 形態 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、情報因子としてミトコンドリアの『形態』が創り出す情報を『ミトコンドリア形態コード』として定義し、このコード情報がミトコンドリアの情報媒体としての性質を再編成することで、MRS経路やオルガネラコミュニケーションにどのような影響を与えるのかを、数理解析や機械学習、そしてそれを裏付ける分子生物学的手法を組み合わせて理解する。これにより、『ミトコンドリアの形態が情報因子として担っている生理学的・病理学的意義とは何か？』という本研究課題の核心をなす学術的「問い」に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアの『形態』は様々な生理学的・病理学的事象の形成に寄与する『情報因子』の1つとして認識されつつあるが、その詳細は十分に理解されていない。そこで本研究ではまず、ミトコンドリアの『形態』が情報因子として担う役割を①『局在情報の改編』、②『反応場の改編』、③『特質の改編』に分類し、これらを『ミトコンドリア形態コード』として統合的に理解・記述することを目指す。さらにこのコード情報が、ミトコンドリアが情報媒体として中核的な役割を担うMitochondrial Retrograde Signaling Pathwayやオルガネラコミュニケーションに与える影響を、数理解析や機械学習、そしてそれを裏付ける分子生物学的手法を組み合わせて、包括的に解明することを目標とする。
2022年度は本研究を遂行するための基盤技術として、ラベルフリーでミトコンドリアを観察する手法の確立を進めた。具体的には高解像の位相差顕微鏡を使用し、ミトコンドリア特異的なプローブを使わずに、ミトコンドリアを観察できるようにした。さらに様々な細胞株でミトコンドリアの形態を観察し、細胞種ごとにミトコンドリアの形態や動態が異なることを確認した。これまでにミリ秒オーダーでミトコンドリアの形態を観察することに成功し、ミトコンドリアの分裂や融合、マイトファジーの瞬間と思われる像を撮影することができている。2023年度は本可視化技術を用いてミトコンドリアの形態を定量的に解析する手法を開発し、上記１～３の研究を実施する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ミトコンドリアをラベルフリーで観察できるようにしたことで、本研究を進める上で必要な技術基盤の1つを確立できたため、上記進捗状況を選択した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度はミトコンドリアの形態を定量的に評価する手法の開発や、ミトコンドリアの形態を時空間特異的に操作する手法の開発を進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Hepatocyte- or macrophage-specific SREBP-1a deficiency in mice exacerbates methionine- and choline-deficient diet-induced nonalcoholic fatty liver disease.2022
Author(s)
Araki M, Nakagawa Y, Saito H, Yamada Y, Han SI, Mizunoe Y, Ohno H, Miyamoto T, Sekiya M, Matsuzaka T, Sone H, Shimano H.
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Journal Title
Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol
Volume: 323
Issue: 6
Pages: 627-639
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Rapid manipulation of mitochondrial morphology in a living cell with iCMM2021
Author(s)
Miyamoto Takafumi、Uosaki Hideki、Mizunoe Yuhei、Han Song-Iee、Goto Satoi、Yamanaka Daisuke、Masuda Masato、Yoneyama Yosuke、Nakamura Hideki、Hattori Naoko、Takeuchi Yoshinori、Ohno Hiroshi、Sekiya Motohiro、Matsuzaka Takashi、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Yahagi Naoya、Ito Koichi、Shimano Hitoshi
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Journal Title
Cell Reports Methods
Volume: 1
Issue: 4
Pages: 100052-100052
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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