Elucidation of the molecular pathogenesis of mitochondrial disease

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K09973
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 木下 善仁 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20634398)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / ミトコンドリア病 / 疾患原因遺伝子 / アクチン

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリア病は、ミトコンドリア機能異常を呈する難治性疾患であり、厚生労働省の定める指定難病でもある。特に小児期発症のミトコンドリア病の発症原因や罹患臓器は多岐に渡り、原因遺伝子等によっても病態発症機構が異なると考えられている。本研究では、これまでに全エクソームシーケンスを主とする遺伝子解析によって同定された原因候補遺伝子を対象にして、候補バリアントの解析からこれまでに明らかになっていなかった疾患の発症機構を明らかにする。FLNA, FLNC, TOR1AIP1などを原因候補遺伝子として、昨年度に引き続き、候補遺伝子と疾患発症の関連に関しての検証を行った。株化細胞でCRISPR/Cas9システムにより遺伝子ノックアウトを行い、複数のノックアウト細胞を取得したため、これらを対象に検証実験を行った。FLNA, FLNCは、共にfilaminというFアクチンを架橋するタンパクをコードしており、アクチン動態に関わることが知られている。FLNAおよびFLNCノックアウト細胞で、LifeActを用いて細胞内のアクチン局在を確認したところ、アクチンが凝集するような傾向がみられた。最近FLNAはミトコンドリアの分裂に関わるDrp1と相互作用し、ミトコンドリア融合制御に関わることが報告された。Drp1はミトコンドリアの分裂面でアクチンフィラメントを合成する作用を持つため、Drp1と共にfilaminがこの作用を持つことが示唆された。また、新規の原因遺伝子としてTOP3Aを同定し、国際共同論文として発表するに至った。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Helmholtz Zentrum Munchen(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Helmholtz Zentrum Munchen
• [Journal Article] Mitochondrial complex deficiency by novel compound heterozygous TMEM70 variants and correlation with developmental delay, undescended testicle, and left ventricular noncompaction in a Japanese patient: A case report (2019)
  • Author(s): Hirono Keiichi、Ichida Fukiko、Nishio Natsuhito、Ogawa-Tominaga Minako、Fushimi Takuya、Feichtinger Rene′ G.、Mayr Johannes A.、Kohda Masakazu、Kishita Yoshihito、Okazaki Yasushi、Ohtake Akira、Murayama Kei
  • Journal Title: Clinical Case Reports Volume: 7 Pages: 553～557
  • DOI: 10.1002/ccr3.2050
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cardiomyopathy in children with mitochondrial disease: Prognosis and genetic background (2019)
  • Author(s): Imai-Okazaki Atsuko、Kishita Yoshihito、Kohda Masakazu、Mizuno Yosuke、Fushimi Takuya、Matsunaga Ayako、Yatsuka Yukiko、Hirata Tomoko、Harashima Hiroko、Takeda Atsuhito、Nakaya Akihiro、Sakata Yasushi、Kogaki Shigetoyo、Ohtake Akira、Murayama Kei、Okazaki Yasushi
  • Journal Title: International Journal of Cardiology Volume: 279 Pages: 115～121
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2019.01.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial ribosomal protein PTCD3 mutations cause oxidative phosphorylation defects with Leigh syndrome (2019)
  • Author(s): Borna Nurun Nahar、Kishita Yoshihito、Kohda Masakazu、Lim Sze Chern、Shimura Masaru、Wu Yibo、Mogushi Kaoru、Yatsuka Yukiko、Harashima Hiroko、Hisatomi Yuichiro、Fushimi Takuya、Ichimoto Keiko、Murayama Kei、Ohtake Akira、Okazaki Yasushi
  • Journal Title: neurogenetics Volume: 20 Pages: 9～25
  • DOI: 10.1007/s10048-018-0561-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutations in TOP3A Cause a Bloom Syndrome-like Disorder (2018)
  • Author(s): Martin CA, Sarlos K, Logan CV, Thakur RS, Parry DA, Bizard AH, Leitch A, Cleal L, Ali NS, Al-Owain MA, Allen W, Altmuller J, Aza-Carmona M, Barakat BAY, Barraza-Garcia J, Begtrup A, Bogliolo M, Cho MT, Cruz-Rojo J, Dhahrabi HAM, Elcioglu NH; GOSgene, Gorman GS, Jobling R, Kesterton I, Kishita Y et al
  • Journal Title: The American Journal of Human Genetics Volume: 103 Pages: 221～231
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2018.07.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Leigh syndrome with spinal cord involvement due to a hemizygous NDUFA1 mutation (2018)
  • Author(s): Miyauchi Akihiko、Osaka Hitoshi、Nagashima Masako、Kuwajima Mari、Monden Yukifumi、Kohda Masakazu、Kishita Yoshihito、Okazaki Yasushi、Murayama Kei、Ohtake Akira、Yamagata Takanori
  • Journal Title: Brain and Development Volume: 40 Pages: 498～502
  • DOI: 10.1016/j.braindev.2018.02.007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Association between mutations in genes encoding non-mitochondrial proteins and pathogenesis of mitochondrial diseases (2018)
  • Author(s): Kishita Y，Kohda M，Fushimi T, Yatsuka Y, Lim SC，Borna NN, Hirata T, Imai-Okazaki A，Matsunaga A, Shimura M, Tajika M, Kuranobu N, Ichimoto K, Harashima H，Murayama K，Ohtake A, Okazaki Y
  • Organizer: AussieMit2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Homozygous mutation in MIC13 impairs cristae structure and causes mitochondrial DNA depletion syndrome (2018)
  • Author(s): Kishita Y, Kohda M, Akita M, Mizuno Y, Yatsuka Y, Hirata T, Harashima H, Shimura M, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y
  • Organizer: Keystone symposia -Mitochondrial biology (Z1)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of novel disease-causing genes associated with mitochondrial dynamics in mitochondrial disorders (2018)
  • Author(s): Kishita Y, Kohda M, Mizuno Y, Yatsuka Y, Hirata T, Harashima H, Shimura M, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y
  • Organizer: 1st International Mitochondria Meeting for Young Scientists
  • Int'l Joint Research