2016 Fiscal Year Annual Research Report
シグナル伝達におけるミトコンドリア動態の時空間的解析―自然免疫系を切り口として
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16J11221
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
出口 確 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 自然免疫 / ウイルス / ウイルスRNA / シグナル伝達 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、細胞によるウイルス二本鎖RNAの認識を担うシグナル伝達経路での、ミトコンドリアの役割を解明することにある。採用第1年目の本年は、ミトコンドリアに至るシグナル伝達経路の活性化機構の解明と、タンパク質や細胞小器官の時空間的解析の技術の開発とに取り組んだ。
1. ウイルス二本鎖RNA―MDA5―IPS-1シグナル伝達経路の活性化機構の解明
(1) MDA5は長いウイルス二本鎖RNAを特異的に認識し、リガンド依存的にATPを加水分解する、細胞内センサータンパク質である。野生型および恒常活性変異型のMDA5、また、ATP存在下でリガンドRNAに結合していないMDA5を原子間力顕微鏡で観察し、解析した。恒常活性変異型およびATP加水分解後のMDA5は、野生型およびATP加水分解前に比べ、最小外接円半径が有意に大きかった。(2) 単離・精製した上記2種類のMDA5と、下流因子IPS-1とを試験管内で混合し、原子間力顕微鏡によって観察し、解析した。恒常活性変異型は、野生型に比べ、大きな凝集体が多く観察された。
他のグループが報告してきた種々のモデルとは異なり、以上の結果と、本研究の従前の結果とは、「野生型MDA5は、ウイルス二本鎖RNAと結合後、ATP加水分解を生じて解離し、その分子構造が『コンパクトな構造』となることで、ミトコンドリア外膜上のIPS-1と結合し、これを活性化する」ことを示唆している。
2. 生細胞内の動態の時空間的解析に向けた、生細胞観察技術の開発
本課題では、高速原子間力顕微鏡を用いてミトコンドリアを中心とした細胞内小器官と、細胞表層の現象との協関を探ることを目指す。モデルとして、神経細胞であるPC-12を選定し、現在、この細胞の観察条件の至適化に取り組んでいる。また、神経成長因子による分化誘導が、細胞骨格や細胞内小器官に及ぼす影響を、蛍光観察により調べている。
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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
ウイルス感染への応答において中心的役割を果たすMDA5のシグナル伝達経路は、その活性化機構が不明であった。本研究課題の第1研究項目では、原子間力顕微鏡を用いて分子の形状を可視化する事により、リガンド依存的な構造変化を捉えることに成功した。ウイルス認識からミトコンドリアに至る経路の活性化機構に関して、構造学的観点から新たな知見を提示したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、高速原子間力顕微鏡（HS-AFM)を用いてミトコンドリアを中心とした細胞内小器官と、細胞表層の現象との協関を探ることを目指す。モデルとして、神経細胞であるPC-12を選定した。この細胞のHS-AFMによる観察条件の至適化が完了し次第、蛍光観察と組み合わせ、分化誘導や飢餓等種々の条件下での観察・解析を進める。
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Research Products
(3 results)
