2015 Fiscal Year Research-status Report
老化過程におけるミトコンドリア・クリステ構造のリアルタイムイメージング
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15K15075
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology |
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Principal Investigator |
大澤 郁朗 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究副部長 (30343586)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 修二 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (40100127)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / サブミトコンドリア構造 / クリステ / 超解像顕微鏡 / ミトコンドリア膜電位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリア内膜の一部はひだ状のクリステ構造をとり、ミトコンドリア機能との相関が示唆されている。しかし、ミトコンドリア短径は光学限界の200 nmに近く、生細胞でクリステ構造を観察することはできなかった。近年、超微細構造の観察が可能な分解能50 nm以下のG-STED（Time-gated stimulated emission depletion）顕微鏡が開発された。そこで、G-STED顕微鏡を用いて生細胞クリステの可視化を試みた。
ヒト肺がん細胞A549をミトコンドリア膜電位感受性色素TMRMで染色することにより、生細胞でミトコンドリア内クリステに相当するひだ状構造が観察できた。3D画像は電顕によって観察されたクリステ構造に類似する。マトリックス局在YFPはひだの間に入り込み、外膜特異的タンパクはひだの外周を囲んでいた。また、MICOS構成タンパクであるCHCHD3の発現抑制により粒化したミトコンドリアでは、ひだ状構造の弛緩が認められた。経時的解析により、クリステは高速（サブ秒）に変形していることが確認された。
従来は主にミトコンドリアの外観から機能と構造の変化が議論されてきたが、今後は内部構造との機能相関が解析可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究で明らかにしようとしているテーマは、老化と長寿におけるクリステ構造変化の総合的知見を得ることにある。そのために（１）リアルタイムでのクリステ観察に適した蛍光タンパク発現ベクターを開発し、特異的な蛍光色素と組み合わせ、超解像レーザー顕微鏡下で生きた細胞のクリステ構造変化を観察可能にする。（２）細胞変性と細胞老化におけるミトコンドリア膜電位とクリステ構造の変化を明らかにする。
本年度は（１）を完了したことから研究目標の半分を達成し、当初計画よりも進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）ミトコンドリア呼吸鎖複合体の超解像顕微鏡による可視化で、スーパーコンプレックスを生細胞で観察する。
（２）遺伝子発現調節モデルや薬物モデルを用いて、ミトコンドリア機能変性とクリステを含むサブミトコンドリア構造変化との関連性を明らかにしていく。
（３）ミトコンドリア病細胞、老化細胞などを本年度に確立した手法と（１）、（２）の手法を用いて観察し、疾患と老化におけるサブミトコンドリア構造変化の総合的知見を得る。
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| Causes of Carryover |
本年度は予定を上回り、効率的に実験が進行したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次の研究ステップに必要な消耗品の購入に充てる。また、昨年度の研究成果を学会等で積極的に発表していく。
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