2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analyses of the molecular mechanism involved in the selective degradation of paternal mitochondrial DNA in maternal inheritance
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18K06313
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
佐々木 成江 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (20359699)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 母性遺伝 / ミトコンドリア / 父方選択的分解 / ヌクレアーゼ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアの「母性遺伝」は、様々な真核生物に共通に見られる現象である。DNAヌクレアーゼによる父方のミトコンドリアDNA（mtDNA）の選択的な分解は母性遺伝の引き金となる非常に重要なステップであるが、その制御メカニズムはよくわかっていない。研究では、大型のミトコンドリア核様体（mt核様体：mtDNA-タンパク質複合体）を持ち、高純度なミトコンドリア単離が可能な真正粘菌を用い解析を行った。真正粘菌の接合子は同調して成熟し、父方のmDNAの分解は交配後3時間目から5時間目にかけて急速に進行した。さらに、接合子内における父方と母方のミトコンドリアを化学染色により識別する手法を開発することで、父方のmtDNAのみが交配後3時間目から選択的に分解され、交配後5時間目から母方のミトコンドリアが選択的に増殖するこることを明らかにした。また、ミトコンドリアの膜電位感受性色素であるテトラメチルローダミンメチルエステルを用いて、mtDNAの分解中にミトコンドリア内膜の崩壊が生じていないことも明らかにした。さらに、交配後3時間目の接合子からミトコンドリアを単離し、様々な条件下でインキュベートし、アッセイ前後のmt核様体の分解を観察することでDNase活性を評価するsemi-in vitroアッセイ法を開発した。単離ミトコンドリア内におけるmt核様体の分解は、Mg2+存在下のみで生じ、活性pH範囲はpH7.5 - 9.0であることが分かった。また、in vivoでmt核様体の分解が生じていないアメーバ細胞や変形体、交配後1、2時間目の接合子から単離したミトコンドリアでは、mt核様体の分解は生じなかった。よって、semi-in vitroアッセイ法検出されたDNase活性は母性遺伝に関与しており、交配後2－3時間目の間にDNase活性化機構が存在することが示唆された。
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[Journal Article] Semi-in vitro detection of Mg2+-dependent DNase that specifically digest mitochondrial nucleoids in the zygote of Physarum polycephalum2022
Author(s)
Urakawa, N., Nakamura, S., Kishimoto, M., Moriyama, Y., Kawano, S., Higashiyama, T. & Sasaki, N.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 12
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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