Intercellular communication mediated by mitochondrial particle

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K19672
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology
• Principal Investigator: 伊藤 雅史 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (80393114)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: Mitochondria particle / ミトコンドリアDNA変異 / プロファイリング / クロストーク

Outline of Annual Research Achievements

加齢・老化、老化関連疾患にミトコンドリアの機能異常が関与することはよく知られている。最近になり、虚血時にアストロサイトから機能的なミトコンドリアを含むMitochondrial particle（MP）が放出され、それがニューロンに取り込まれ細胞死を抑制することが報告された。しかしながら、MPは発表されたばかりの新しい概念であり、MPを介したクロストークの詳細は全く不明である。本研究では、ミトコンドリアDNA（mtDNA）に変異を有するミトコンドリア病のモデル細胞を用いて、細胞培養液から単離したMPのプロファイリング、ミトコンドリア機能が異なる細胞間でのMPを介したクロストークを検証し、新たに提唱されたMPについて、その役割と意義を解明することを目的した。本研究により、ミトコンドリアDNA（mtDNA）に変異を有するミトコンドリア病モデル細胞から放出されたMPでは、呼吸鎖複合体タンパク質が著しく減少し、ADP/ATP交換輸送体タンパク質が増加していることが明らかとなった。また、MPにはmtDNAのみならず核DNAも含まれていることが示された。さらに、ミトコンドリア機能が異なる細胞間のクロストークでMPは細胞内に取り込まれたが、その多くではミトコンドリア機能は著しく低下していた。したがって、MPを介したクロストークにおいては、取り込まれたMPのミトコンドリアとしての機能は限定的であり、MPに含まれるDNAやタンパク質などがシグナル分子として機能している可能性が示唆された。