2017 Fiscal Year Annual Research Report
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17H03677
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
石原 直忠 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10325516)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / オルガネラ / 膜融合 / 膜分裂 / GTPase |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアは細胞内で融合と分裂を繰り返しながらそのバランスの基に形態を動的に維持している。このミトコンドリアのダイナミックな形態変化が、様々な生命現象の制御に関与していることが明らかになりつつある。我々は哺乳動物のミトコンドリア融合・分裂を制御するGTPase及びその関連因子を同定・解析することで分子理解を進め、一方関連遺伝子の欠損マウスを構築・解析することで個体内での生理的意義の解明を目指して研究を行っている。今回、マウスを用いてミトコンドリア分裂制御の分子機構の研究を進めた。新規マウス系列を構築し様々なマウス系列と交配を進め、様々な組織・環境におけるミトコンドリア分裂の役割の理解を進めた。またこれらの遺伝子欠損細胞群を用いて、siRNAを用いた遺伝子スクリーニングの実験系構築を進めた。検出条件が確立され、siRNAスクリーニングによる関連因子の同定を進めつつある。一方、ミトコンドリア内膜融合に関与する因子であるOPA1の生化学的解析も進めている。試験管内反応系を構築することで、ミトコンドリアに局在するリン脂質カルジオリピンが融合に重要な機能を持つことを明らかにした。また哺乳動物細胞から分画・単離したミトコンドリアを用いてミトコンドリア融合の試験管内反応系を構築することで、Caイオンがミトコンドリア融合の制御に関与することを明らかにした。これらの生化学的解析からミトコンドリアの選択的融合の基盤理解を深めることができた。
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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
マウス系列の構築が進み、様々な組織におけるミトコンドリア分裂の機能が見いだされつつあり、また関連遺伝子の同定も進んでいる。生化学的解析に関しては、ミトコンドリアが失活すると膜結合型のL-OPA1が分解され融合活性を失うことを以前に見出していたが、今回このL-OPA1をカイコ幼虫発現系を用いて発現させることで詳細解析が可能になった。これらの精製条件・手法を公開することで広くミトコンドリア研究領域に大きく貢献した。これらの一連の研究から、哺乳動物のミトコンドリアの動的変化の分子理解を大きく進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回構築したミトコンドリア融合の検出・解析系を用いて更なる詳細解析を進め、ミトコンドリア構造の動的変化の分子機構をさらに進めていく。特にL-OPA1と可溶性のS-OPA1との機能の変動や、リン脂質の膜融合に及ぼす効果の詳細理解を進めていく。また、これまでに作成・同定してきた細胞・遺伝子等を用いて、ミトコンドリアダイナミクスの分子機構やその意義を調べていく。特にミトコンドリアの融合と分裂による動的な膜変形がmtDNAの制御に関与することを見出しており、siRNAスクリーニングによりミトコンドリアの融合・分裂やmtDNAの配置に着目して関連因子の網羅的同定を進めていく。
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