新規高分子量G蛋白質の神経細胞内動態とシナプス関連蛋白との機能協関

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14017029
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 久保 義弘 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (80211887)
• Keywords: GTP結合蛋白質 / CDNA / dynamin / 細胞内局在 / ミトコンドリア

Research Abstract

我々が先にマウス脳の神経細胞において高発現していることを明らかにした新規高分子量G蛋白質(mOPA1)は、そのヒトにおける相同遺伝子の欠損により遺伝性の視神経萎縮症が引き起こされることより、神経細胞の生存、維持に関する機能を果たしていることが示唆される。本課題においてはmOPA1の果たす機能について、培養細胞を用いた発現系を用いて解析を行っている。mOPA1はN末端にミトコンドリア輸送シグナルを有しており、遺伝子導入したCOS-7細胞内においてミトコンドリアに局在する。mOPA1が過剰発現することにより、tube状の形態をしているCOS-7細胞のミトコンドリアは断片化し、小さな棒状もしくはリング状の形態に変化した。mOPA1のミトコンドリア内における局在をミトコンドリアの膜間部分およびマトリックスのマーカーとともに同時に観察したところ、小さなリング状になったマトリックスの一端に、mOPA1および膜間部分マーカーがvesicle状の局在を示している様子が認められた。さらに免疫電顕による解析により、mOPA1を発現する細胞においてはミトコンドリア内膜にあるべき特徴的なひだ構造が消失し、凝集して片寄った分布をしている膜間部分にmOPA1が局在していることが判明した。以上得られた結果より、mOPA1は遺伝子導入した細胞内においてミトコンドリア膜間部分に局在し、ミトコンドリア内膜に何らかの作用を与えることによりミトコンドリア全体の形態に影響を与え、ミトコンドリア断片化を導いていることが示唆された。実際の神経細胞においては、他の何らかの蛋白質との相互作用により、その機能が修飾・制御される可能性も考えられるので、マウス脳よりmOPA1をbaitとして用いたtwo-hybrid法スクリーニングによって得られたクローンとの共発現によるmOPA1の機能の変化について、今後解析を進める。

Research Products

• [Publications] Misaka, T., Miyashita, T., Kubo, Y.: "Primary Structure of a dynamin-related mouse mitochondrial GTPase and its distribution in brain, subcellular localization and effect on mitochondrial morphology"Journal of Biological Chemistry. 277. 15834-15842 (2002)
• [Publications] Ai, T., Fujiwara, Y., Tsuji, K., Otani, H., Nakano, S., Kubo, Y., Horie, M.: "Novel KCNJ2 mutation in familial periodic paralysis with ventricular dysrhythmia"Circulation. 105. 2592-2594 (2002)
• [Publications] Saitoh, O., Murata, Y., Odagiri, M., Itoh, H., Misaka, T., Kubo, Y.: "Alternative splicing of RGS8 gene determines inhibitory function of receptor-type-specific Gq signaling"Proceedings of National Academy of Sciences USA. 99. 10138-10143 (2002)
• [Publications] Murata, Y., Fujiwara, Y., Kubo, Y.: "Identification of a site involved in the block by extracellular Mg^<2+> and Ba^<2+> as well as permeation of K^+ in Kir2.1K^+ channel"Journal of Physiology. 544. 665-677 (2002)
• [Publications] Fujiwara, Y., Kubo, Y.: "Ser 165 in the second transmembrane region of the Kir2.1 channel determines its susceptibility to blockade by intracellular Mg^<2+>"Journal of General Physiology. 120. 677-692 (2002)
• [Publications] Abe, H., Misaka, T., Tateyama, M., Kubo, Y.: "Effects of co-expression with Homer isoforms on the function of metabotropic glutamate receptor 1α"Molecular and Cellular Neuroscience. (in press). (2003)