Investigation of mitochondrial-derived vesicles in neurodegenerative disease

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K19047
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Pathological medical chemistry
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Tanaka Atsushi 山形大学, 医学部, 准教授 (60404000)
• Research Collaborator: Heidi M McBride McGill University ; Frank Edlich Freiburg University ; Hino Keisuke 川崎医科大学 ; Sakamaki Yuriko 東京医科歯科大学 ; SANBE Mika 山形大学, 医学部 ; ISHIZAKI Manabu 山形大学, 理学部
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / リソソーム / 鉄代謝 / 鉄動態 / 接触 / エンドソーム

Outline of Final Research Achievements

Accumulation of dysfunctional mitochondria due to the impaired quality control system links to multiple human disorders.
We investigated how mitochondria send information to other organelles or receive it from them to change their function and dynamics. In a human neuroblastoma cell line, SH-SY5Y, mitochondrial-derived vesicles (MDVs) are formed in response to interference with iron metabolism. Mitochondria recruit endo-/ lysosomes to sites of budding MDVs; MDVs are then formed from the body of mitochondria. Upon the formation of MDVs, this inter-organelle contacts likely create sites for transfer of mitochondrial materials to endo-/ lysosomes. Interestingly, this event does not require canonical autophagy system. Once this mechanism is disrupted, dysregulation of iron dynamics might be exacerbated by the abnormal iron distribution in a cell and then linked to the pathogenic condition.

Free Research Field

細胞生物

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミトコンドリアの機能異常が蓄積すると，酸化ストレスなどの蓄積による細胞内の環境悪化が引き起こされ，その結果さまざまな進行性疾患に至ることは，疾患とミトコンドリアの関係性として広く受け入れられるようになった。しかしながら，そこに至る過程にはさまざまなミトコンドリア機能異常を引き起こす原因があり，今回明らかにした鉄代謝の恒常性維持にミトコンドリアが積極的に関わっているという知見は，その異常を原因とする鉄の代謝異常と発がん，老化などの関係性に新たなメカニズムを提示したと考えられる。今後予防医学や早期異常検知といった観点からも重要な知見である。