2018 Fiscal Year Annual Research Report
Facilitation of mitochondrial respiration mediated by oxygen transporter in myocytes
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17H02158
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
増田 和実 金沢大学, 人間科学系, 教授 (50323283)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 筋細胞 / ミトコンドリア / ミオグロビン / 相互作用 / 運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の実験結果を踏まえて、ミトコンドリアの単離方法やProtection assayの方法を見直しながら、再度、Ｍｂとミトコンドリアとの相互作用の空間的関係性を明らかにすることを検証した。その結果、骨格筋ミトコンドリアに内在するＭｂがミトコンドリアの内膜に相互作用していること、また、その相互作用は緩やかな相互作用のため、内在するＭｂの一部は膜間腔にも浮游している（あるいは、内膜から容易に外れる）可能性がある再現性の高いデータを得ることができた。また、ミトコンドリアの多寡とミトコンドリアに相互作用するＭｂの量的変化を検証するために運動とレーニングを課した骨格筋で同様の検証を実施したが、その相互作用するＭｂ量には変化が認められなかった。その理由としては、運動トレーニングモデルのラット骨格筋のミトコンドリア生合成が十分に高まっていなかったことが原因であったことが判明したので、次年度では、運動強度を修正した運動モデルで再検証を行う必要があると判断している。
また、栄養基質（カフェインやアミノ酸）がミトコンドリアの生合成を亢進させる可能性も検証し、これらの基質がミトコンドリア生合成を亢進することが明らかとなったが、その背景にある分子メカニズムの一つとして、micro RNAの干渉が疑われた。次年度以降では、特定のmicro RNAに注目しならミトコンドリアのタンパク質やＭｂの発現とその背景にあるシグナルタンパク質の挙動を明らかにしようと考えている。
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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
予定としていたミトコンドリア内に局在するＭｂが特定の空間（内膜や膜間腔）に存在することの証拠を掴むことはできたが、運動モデルの設定が予想を覆し（狙った表現型を得ることができなかった）、再検証の必要性を残した。しかしながら、本来、ミトコンドリアの中には存在しないとされるＭｂがミトコンドリアの中に存在する可能性が明らかとなり、本研究の新規のパラダイムであるＭｂとミトコンドリアの相互作用の検証をさらに強く推進するための基礎エビデンスを得ることができた。
また、ミトコンドリアの生合成に関わる細胞内シグナルの一つとしてmicroRNAの存在を示唆するエビデンスを得ることができた。骨格筋機能にとってはミトコンドリアの機能亢進（生合成亢進による機能維持）は重要な要因でもあるので、microRNAの干渉機序とそれによるミトコンドリア亢進ならびにＭｂの相互作用の観点も新たに推進していく課題と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
骨格筋ミトコンドリアとそこに内在するＭｂの量的関係性を明らかにするために、運動強度を修正した運動モデルを作成することによって再検証を行う必要がある。また、ミトコンドリアへのタンパク質輸送は、外膜と内膜に存在するトランスロカーゼ（TOMとTIM）によって制御されているとされており、Ｍｂはトランスロカーゼを介してミトコンドリア内へ輸送されている可能性がある。そこでまずは培養筋芽細胞（C2C12）を用いて、Tom70やTom20とＭｂとの相互作用について検討する必要がある。また、筋芽細胞から筋管へ分化する際にＭｂが発現してくることが分かっているので、分化誘導の前にTOMの阻害剤を添加するなどすれば、分化の過程でＭｂが発現してくる際にミトコンドリア内のＭｂの存在を確認できるかも知れない。
また、新たに課題として挙がったmicroRNA干渉については、ロイシンが特定のmicro RNAの発現抑制を引き起こし、その結果、ミトコンドリア生合成が上方調節されている可能性を示すエビデンスが得られつつある。次年度以降、この特定のmicro RNAに注目しならミトコンドリアのタンパク質やＭｂの発現とその背景にある細胞内シグナルタンパク質の挙動を培養細胞を用いて明らかにしようと考えている。
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