Novel machanism of mitochondrial disease based on noncoding RNA

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K10060
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 水野 洋介 埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (30406532)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ミトコンドリア病 / 非コードRNA / 呼吸差酵素複合体 / マイクロRNA

Outline of Annual Research Achievements

特定のミトコンドリア関連遺伝子をCRISPR/CASでノックアウトしたヒト線維芽細胞と、さらに別の複数のミトコンドリア関連遺伝子をRNA干渉法によりノックダウンしたヒト線維芽細胞用いた実験を行った。ミトコンドリアの分裂や融合、エネルギー産生能やストレス制御に関わるDNM1L、MFN2、p32等の遺伝子の機能が欠損・抑制された細胞では、ミトコンドリアの伸展、分裂、融合等の形態変化やエネルギー産生能の低下を生じる。こうした細胞ではミトコンドリア機能に関わる非コードRNAの発現量にも大きな変化が生じていると考えられる。このような非コードRNAを同定するため、ヒト培養細胞を用いてDNM1L, MFN2, p32遺伝子をRNA干渉法によりノックダウン、またCRISPRシステムによりノックアウトした細胞からミトコンドリアおよびミトコンドリア内膜内成分（マイトプラスト）を分画して全RNAを抽出した。ミトコンドリア関連遺伝子を抑制させたことの効果として、ミトコンドリアの形態が変化していることを確認した。得られたミトコンドリアRNAについて発現アレイを用いてmRNA、長鎖非コードRNA、マイクロRNAの発現量を定量した結果、ミトコンドリア関連遺伝子の機能を抑制させた場合に、その影響を受けて発現量が変化したミトコンドリアmRNA、長鎖非コードRNA、マイクロRNAを検出することが出来た。ミトコンドリアの分裂や融合に関わる遺伝子を抑制することにより、共通して発現が変動する長鎖非コードRNAやマイクロRNAも複数検出することが出来た。この中に、ミトコンドリア機能を制御したり影響を及ぼし、ひいてはミトコンドリア病の発症要因にもなるRNAが含まれていると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Cardiomyopathy in children with mitochondrial disease: Prognosis and genetic background (2019)
  • Author(s): Atsuko Imai-Okazaki, Yoshihito Kishita, Masakazu Kohda, Yosuke Mizuno, Takuya Fushimi, Ayako Matsunaga, Yukiko Yatsuka, Tomoko Hirata, Hiroko Harashima, Atsuhito Takeda, Akihiro Nakaya, Yasushi Sakatai, Shigetoyo Kogaki, Akira Ohtake, Kei Murayama, YasushiOkazaki
  • Journal Title: International Journal of Cardiology Volume: 279 Pages: 115-121
  • DOI: 10.1016
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 非コードRNAによるミトコンドリア機能の制御 (2019)
  • Author(s): 水野 洋介, 木下 善仁, 神田 将和, 岡崎 康司
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Prognosis and Genetic Background of Mitochondrial Cardiomyopathy in 226 Mitochondrial Disease Patients (2019)
  • Author(s): Atsuko Imai-Okazaki, Yoshihito Kishita, Masakazu Kohda, Takuya Fushimi, Ayako Matsunaga, Yosuke Mizuno, Yukiko Yatsuka, Tomoko Hirata, Hiroko Harashima, Atsuhito Takeda, Akihiro Nakaya, Shigetoyo Kogaki, Yasushi Sakata, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
  • Organizer: 第84回日本循環器学会学術集会
• [Presentation] Cardiomyopathy in 137 children with mitochondrial disease: Prognosis and genetic background (2019)
  • Author(s): Atsuko Imai-Okazaki, Yoshihito Kishita, Masakazu Kohda, Yosuke Mizuno, Ayako Matsunaga, Yukiko Yatsuka, Atsuhito Takeda, Akira Ohtake, Kei Murayama, Yasushi Okazaki
  • Organizer: Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine (ASMRM)
  • Int'l Joint Research