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ミトコンドリア品質管理における融合・分裂の役割の再検討

Publicly Offered Research

Project AreaMultidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
Project/Area Number 26111522
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKurume University

Principal Investigator

石原 直忠  久留米大学, 分子生命科学研究所, 教授 (10325516)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywordsミトコンドリア / 膜融合 / オルガネラ分裂 / 品質管理 / mtDNA
Outline of Annual Research Achievements

哺乳動物細胞の中で、ミトコンドリアは主要な細胞エネルギー生産の場として必須の機能を持っている。一方、ミトコンドリアの機能不全により様々な病態が引き起こされることから、その正常機能を維持することは生体にとって重要な意義を持つ。細胞内ではミトコンドリアは細長いネットワーク構造を形形成している。ミトコンドリアは動的にその形態を変化させており、ミトコンドリアの融合と分裂によるダイナミクスはミトコンドリア品質管理に重要であると考えられている。しかし、その制御の分子機構及び意義はまだ十分には理解されていない。そこで本研究では、ミトコンドリアダイナミクスの意義の再検討を行い、ミトコンドリア品質管理の基本原理を理解することを目指して研究を進めた。
これまでにミトコンドリアが失活すると内膜融合因子OPA1が分解され融合活性を失うことを見い出している。この反応は、障害を受けたミトコンドリアが細胞内の連携から排除され、その後の分解等を介した品質管理に繋がる応答だと考えられている。しかし、この細胞内ミトコンドリアネットワークからの障害ミトコンドリア成分の選別機構は未だ不明な点が多く残されている。そこで我々はOPA1のミトコンドリア品質管理への関与の詳細解析を進めている。内膜融合因子OPA1が失活したミトコンドリアは、正常なミトコンドリアと融合可能であること、即ちOPA1の抑制だけでは障害ミトコンドリアの選別・排除には不十分であることが明らかになった。この制御機構をさらに詳細に調べるため、膜結合型OPA1を大量発現・精製する実験系を構築した。この発現系を用いることで、OPA1の機能、特にGTP加水分解に依存した膜融合反応の分子詳細を解析可能となるため、現在さらなる詳細解析を進めている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Distinct types of protease systems are involved in homeostasis regulation of mitochondrial morphology via balanced fusion and fission.2016

    • Author(s)
      Saita S, Ishihara T, Maeda M, Iemura S, Natsume T, Mihara K, Ishihara N.
    • Journal Title

      Genes Cells

      Volume: 21(5) Issue: 5 Pages: 408-424

    • DOI

      10.1111/gtc.12351

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synaptic dysfunction, memory deficits and hippocampal atrophy due to ablation of mitochondrial fission in adult forebrain neurons.2016

    • Author(s)
      B. Oettinghaus, J. Schulz, L. Restelli, C. Savoia, A. Schmidt, K. Schmitt, A. Grimm, L. Morè, J. Hench, M. Tolnay, A. Eckert, P. D'Adamo, P. Franken, N. Ishihara, K. Mihara, J. Bischofberger, L. Scorrano, S. Frank.
    • Journal Title

      Cell Death Differ.

      Volume: 23 Issue: 1 Pages: 18-28

    • DOI

      10.1038/cdd.2015.39

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] COX assembly factor ccdc56 regulates mitochondrial morphology by affecting mitochondrial recruitment of Drp1.2015

    • Author(s)
      Ban-Ishihara R, Tomohiro-Takamiya S, Tani M, Baudier J, Ishihara N, and Kuge O
    • Journal Title

      FEBS Lett

      Volume: 589 Issue: 20PartB Pages: 3126-3132

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2015.08.039

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] CDK5 phosphorylates DRP1 and drives mitochondrial defects in NMDA-induced neuronal death.2015

    • Author(s)
      A. Jahani-Asl, E. Huang, I. Irrcher, J. Rashidian, N. Ishihara, DC. Lagace, RS. Slack, DS. Park.
    • Journal Title

      Hum. Mol. Genet.

      Volume: 24 Issue: 16 Pages: 4573-4583

    • DOI

      10.1093/hmg/ddv188

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Physiological roles of mitochondrial fission in cultured cells and mouse development.2015

    • Author(s)
      Ishihara T, Kohno H, Ishihara N.
    • Journal Title

      Ann N Y Acad Sci.

      Volume: 1350 Issue: 1 Pages: 77-81

    • DOI

      10.1111/nyas.12848

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ミトコンドリア分裂の生理機能とその破綻2015

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 254 Pages: 433-439

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      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] ミトコンドリアのダイナミクスとその役割2015

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Journal Title

      数研出版 サイエンスネット

      Volume: 52 Pages: 2-5

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  • [Journal Article] A Role for the Ancient SNARE Syntaxin 17 in Regulating Mitochondrial Division2015

    • Author(s)
      K. Arasaki, H. Shimizu, H. Mogari, N. Nishida, N. Hirota, A. Furuno, Y. Kudo, M. Baba, N. Baba, J. Cheng, T. Fujimoto, N.Ishihara, C. Ortiz-Sandoval, L. Barlow, A Raturi, N. Dohmae, Y. Wakana, H. Inoue, K.Tani, J. Dacks, T.Simmen, M. Tagaya
    • Journal Title

      Developmental Cell

      Volume: 32(9) Issue: 3 Pages: 304-317

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2014.12.011

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  • [Journal Article] Dynamics of mtDNA nucleoids regulated by mitochondrial fission is essential for maintenance of homogeneously active mitochondria during neonatal heart development.2015

    • Author(s)
      T. Ishihara, R. Ban-Ishihara, M. Maeda, Y. Matsunaga, A. Ichimura, S. Kyogoku, H. Aoki, S. Katadam K. Nakada, M. Nomura, N. Mizushima, K. Mihara, and N. Ishihara
    • Journal Title

      Molecular Cell Biology

      Volume: 35 Issue: 1 Pages: 211-223

    • DOI

      10.1128/mcb.01054-14

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ミトコンドリア分裂因子Drp1は細胞小器官のダイナミックな再編成を通して卵子の質を維持する2015

    • Author(s)
      宇田川 理、石原 直忠
    • Journal Title

      細胞工学

      Volume: 34 Pages: 82-83

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      2014 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2015

    • Author(s)
      伴 匡人、後藤 雅史、石原 直忠
    • Journal Title

      化学と生物

      Volume: 53 Pages: 27-33

    • NAID

      130005113831

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      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mitochondrial Fission Factor Drp1 Maintains Oocyte Quality via Dynamic Rearrangement of Multiple Organelles.2014

    • Author(s)
      Udagawa, O., Ishihara, T., Maeda, M., Matsunaga, Y., Tsukamoto, S., Kawano, N., Miyado, K., Shitara, H., Yokota, S., Nomura, M., Mihara, K., Mizushima, N., Ishihara, N.
    • Journal Title

      Curr. Biol.

      Volume: 24 Pages: 2451-2458

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 細胞と組織におけるミトコンドリアの形態制御機構と役割2014

    • Author(s)
      石原 孝也、石原 直忠
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 65 Pages: 299-303

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアの動的な形態制御とその意義2016

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Organizer
      第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      郡山
    • Year and Date
      2016-03-28
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ミトコンドリアの膜とDNAの協調的かつ動的な制御機構2015

    • Author(s)
      石原 孝也、石原 直忠
    • Organizer
      BMB2015(第38回日本分子生物学会、第88回日本生化学会)
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-12-01
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアの融合と分裂を介した障害ミトコンドリアの選別機構2015

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Organizer
      第3回新学術「オートファジー」班会議 (第9回オートファジー研究会)
    • Place of Presentation
      淡路
    • Year and Date
      2015-11-15
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Roles of mitochondrial dynamics in mammalian development/differentiation. Molecular Mitochondria2015

    • Author(s)
      Naotada Ishihara
    • Organizer
      Joint Seminar of Young Finnish‐Japanese Mitoscientists
    • Place of Presentation
      Helsinki
    • Year and Date
      2015-10-05
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ミトコンドリアの動的な形態制御2015

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Organizer
      第45回(2015)新潟神経学夏期セミナー
    • Place of Presentation
      新潟
    • Year and Date
      2015-07-23
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 哺乳動物細胞におけるミトコンドリアの融合と分裂の制御2015

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Organizer
      第67回日本細胞生物学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-06-30
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ミトコンドリアの融合と分裂の生理的意義2015

    • Author(s)
      石原 直忠
    • Organizer
      第120回日本解剖学会総会・全国学術集会、第92回日本生理学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-03-21
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      2014 Annual Research 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
      福岡
    • Year and Date
      2014-12-03
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  • [Presentation] ミトコンドリア核様体ダイナミクスの分子機構の解析2014

    • Author(s)
      石原 玲子、石原 直忠
    • Organizer
      第14回日本ミトコンドリア学会年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2014-12-03
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] mtDNA分布制御を介した心筋細胞成熟におけるミトコンドリア分裂の役割2014

    • Author(s)
      石原 孝也、石原 玲子、一村 紋佳、三原 勝芳、石原 直忠
    • Organizer
      第14回日本ミトコンドリア学会年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2014-12-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ミトコンドリアダイナミクスの破綻が突然変異型mtDNAの組織内含有率に及ぼす影響2014

    • Author(s)
      石川 香、堅田 俊、石原 孝也、櫻澤 遼太、小笠原 絵美、林 純一、三原 勝芳、石原 直忠、中田 和人
    • Organizer
      第14回日本ミトコンドリア学会年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2014-12-03
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Physiological roles of mitochondrial fission in cultured cells and in mice development (Invited)2014

    • Author(s)
      Naotada Ishihara, Reiko Ban-Ishihara, Takaya Ishihara, Tadato Ban
    • Organizer
      the 11th Conference of the Asian Society of Mitochondrial Research and Medicine: from Bench to Clinic (ASMRM 2014)
    • Place of Presentation
      Taiwan
    • Year and Date
      2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ミトコンドリアのダイナミクスによる細胞機能制御2014

    • Author(s)
      石原 直忠、伴 匡人、石原 孝也、石原(伴)玲子、前田 真希
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2014-10-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 突然変異ミトコンドリアゲノムの病原性制御:ミトコンドリアダイナミクスの関与2014

    • Author(s)
      中田 和人、石原 直忠、林 純一
    • Organizer
      第87回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2014-10-15
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      2014 Annual Research Report
  • [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
    • Year and Date
      2014-10-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamics of mtDNA nucleoid regulated by mitochondrial fission contributes to cristae reformation, release of cytochrome c, and heart development2014

    • Author(s)
      Takaya Ishihara, Reiko Ban-Ishihara and Naotada Ishihara
    • Organizer
      EuroMit 2014 (International meeting of mitochondrial pathology)
    • Place of Presentation
      Tampere
    • Year and Date
      2014-06-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 哺乳動物細胞におけるミトコンドリアの融合と分裂の制御2014

    • Author(s)
      細田 將太郎、石原 孝也、石原(伴)玲子、伴 匡人、石原 直忠
    • Organizer
      第66回細胞生物学会
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      2014-06-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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