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Elucidating molecular mechanism of mitochondrial membrane fusion in mitochondria using OPA1 proteoliposome

Research Project

Project/Area Number 26840026
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Structural biochemistry
Research InstitutionKurume University

Principal Investigator

Tadato Ban  久留米大学, 分子生命科学研究所, 講師 (00579667)

Research Collaborator Ishihara Naotada  久留米大学, 分子生命科学研究所, 教授 (10325516)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsミトコンドリア / 膜融合 / GTPase / プロテオリポソーム / カルジオリピン / リポソーム / OPA1 / 膜蛋白質
Outline of Final Research Achievements

Mitochondria are highly dynamic organelles that undergo frequent fusion and fission. OPA1 is an essential GTPase protein for both mitochondrial inner membrane fusion and cristae structure. OPA1 is proteolytically processed into inner membrane-bound long isoforms (L-OPA1) and soluble short isoforms (S-OPA1). However, little is understood about how OPA1 regulate the membrane morphology. We have developed methods to express and purify human OPA1 using the BmNPV bacmid-silkworm expression system, and found that L-OPA1 on one side of membrane, and CL on the other side are sufficient for the fusion. GTP-independent heterotypic membrane tethering through L-OPA1 and CL primes the subsequent GTP-hydrolysis-dependent fusion, which can be modulated by the presence of S-OPA1. These results unveil the unique intracellular membrane fusion machinery unlike other fusogenic proteins, such as large GTPases mitofusins on mitochondrial outer membrane, and atlastins on endoplasmic reticulum

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Cell-free mitochondrial fusion assay detected by specificprotease reaction revealed Ca2+ as regulator of mitofusin dependent mitochondrial fusion2017

    • Author(s)
      Ishihara N, Maeda M, Ban T, Mihara K.
    • Journal Title

      J Biochem

      Volume: 印刷中 Pages: 287-294

    • DOI

      10.1093/jb/mvx029

    • Related Report
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  • [Journal Article] ミトコンドリア形態変化の生理的意義2017

    • Author(s)
      伴 匡人、尾上 健太、石原 直忠
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 260 Pages: 18-23

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] ミトコンドリアの融合と分裂:その意義と制御機構2014

    • Author(s)
      伴匡人、後藤雅史、石原直忠
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 53 Pages: 2733-2733

    • NAID

      130005113831

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  • [Presentation] OPA1プロテオリポソームによるミトコンドリア内膜融合機構の解明2016

    • Author(s)
      伴 匡人、石原 直忠
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-09-25
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリア内膜融合因子L-OPA1による膜融合に於けるS-OPA1の効果2016

    • Author(s)
      伴 匡人、石原 直忠
    • Organizer
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-06-07
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  • [Presentation] リコンビナントOPA1Lによるミトコンドリア内膜融合機構の解明2015

    • Author(s)
      伴 匡人、石原 直忠
    • Organizer
      第15回 日本ミトコンドリア学会年会
    • Place of Presentation
      福井県福井市 福井県国際交流会館
    • Year and Date
      2015-11-19
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] ミトコンドリア内膜融合因子OPA1による膜融合に於けるカルジオリピンの効果2015

    • Author(s)
      伴 匡人、石原 直忠
    • Organizer
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      徳島県徳島市 あわぎんホール
    • Year and Date
      2015-06-24
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  • [Presentation] 蛋白質の挙動解析 -アミロイド線維からミトコンドリア膜融合まで-2015

    • Author(s)
      伴 匡人
    • Organizer
      第28回九州分析化学若手の会 春の講演会
    • Place of Presentation
      福岡県春日市 九州大学筑紫キャンパス
    • Year and Date
      2015-05-16
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      2015 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] リコンビナントOPA1Lによるミトコンドリア内膜融合機構の解明2014

    • Author(s)
      伴匡人、石原直忠
    • Organizer
      第14回日本ミトコンドリア学会年会
    • Place of Presentation
      九州大学医学部百年講堂(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • Related Report
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  • [Presentation] OPA1プロテオリポソームによるミトコンドリア内膜融合機構の解明2014

    • Author(s)
      伴匡人、石原直忠
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都国際会館(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-10-15
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  • [Presentation] 全反射蛍光顕微鏡によるアミロイド線維の直接観察2014

    • Author(s)
      伴匡人、八木寿梓、後藤祐児
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-06-25 – 2014-06-27
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  • [Presentation] in vitro膜融合アッセイによるミトコンドリア内膜融合機構の解明2014

    • Author(s)
      伴匡人、石原直忠
    • Organizer
      第14回日本蛋白質科学会年会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-06-25 – 2014-06-27
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] ミトコンドリア内膜融合因子OPA1によるin vitro膜融合反応の解析2014

    • Author(s)
      伴匡人、石原直忠
    • Organizer
      平成26年度日本生化学会九州支部例会
    • Place of Presentation
      九州大学病院キャンパス コラボステーションI(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2014-05-17 – 2014-05-18
    • Related Report
      2014 Research-status Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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