2022 Fiscal Year Annual Research Report
過剰なMgイオンによるミトコンドリアのエネルギー代謝異常とがん悪性化
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19K16125
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
橋爪 脩 京都大学, 工学研究科, 助教 (50755692)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マグネシウム / 活性酸素種 / ミトコンドリア / エネルギー代謝 / CNNM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内のマグネシウムを排出する分子であるCNNMの変異体線虫やヒト培養細胞でのノックダウンまたはCNNMと結合しマグネシウム排出を抑制するPRLの過剰発現、さらにはノックアウトマウスを用いた解析から、細胞内での過剰なマグネシウムの蓄積により活性酸素種が過剰産生されることが明らかになった。培養細胞での酸素消費速度やNAD/NADH比の解析、ミトコンドリアATP合成酵素の阻害剤を用いた解析結果から、細胞内での過剰なマグネシウム蓄積によりミトコンドリアATP合成酵素でのATP産生が活性化され、これによるミトコンドリア呼吸鎖での電子伝達の活性化に伴う電子の漏出が活性酸素種の発生源となっているというモデルが考えられた。
本年度は、CNNM抑制時のミトコンドリアでのATP産生増加へのマグネシウムの重要性をより明確にするために、ミトコンドリアへのマグネシウム取り込みに重要なチャネルであるMrs2のノックダウンを行い、その影響を解析した。Mrs2のノックダウンをCnnm4のノックダウンやPRL3発現誘導した細胞で行った結果、マグネシウム過剰蓄積による活性酸素種レベルの上昇を抑制することができた。この結果から細胞内で過剰に蓄積したマグネシウムがミトコンドリア内でのATP産生亢進に重要であることが明らかになった。
さらに、腸で強く発現するcnnm4のノックアウトマウスでの解析から腸上皮細胞での活性酸素種の増加や増殖マーカー陽性細胞の増加が明らかになり、これまでに報告されているcnnm4ノックアウトによる腸腫瘍の悪性化の一因が過剰なマグネシウム蓄積のよる活性酸素種の増加である可能性が示唆された。
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