2020 Fiscal Year Research-status Report
急性心筋虚血における、ミトコンドリアのオートファジーの分子機構解明
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19K17601
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
齊藤 寿郎 山口大学, 医学部附属病院, 助教 (60648484)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 虚血性心疾患 / mitophagy / autophagy / ミトコンドリア / 虚血再灌流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜背景＞ 絶え間なく収縮弛緩を繰り返す心臓にとって、ミトコンドリアの品質管理は重要である。mitophagyは主要な品質管理機構だが、心臓においては不明な点が多かった。培養細胞での過剰発現系やuncouplerを使用した研究から、Parkin-Pink1経路が分子機構として注目されたが、生体内においても重要であるか否かは見解が分かれており、心臓の病態生理下でmitophagyがどのような意義を持つか、どのように制御されているかは不明な点が多かった。
＜目的＞ autophagyやmitophagyは栄養飢餓で活性化し、細胞を保護する。心臓の急性期の虚血においてmitophagyが心筋保護に働くか否かを明らかにし、分子機構を解明する。
＜方法・結果＞ レポーターを使用して、遺伝子改変動物の虚血心筋においてmitophagyを定量し、主要な分子機構を同定した。安静時のmitophagyは通常のautophagyに制御されるが、虚血時のそれはUlk1依存性alternative autophagyに主に制御されることを解明した。培養心筋細胞において過剰発現やノックダウンを使用しながら、分子機構の詳細を明らかにした。Ulk1がalternative autophagyに重要なRab9をリン酸化し、ミトコンドリア分裂を誘導するタンパク複合体を形成し、ミトコンドリア断片化とmitophagyが連動することを報告した（J Clin Invest. 2019 Feb 1;129(2):802-819. doi: 10.1172/JCI122035.）。現在は虚血再灌流のmitophagyについて検討している。
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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
遺伝子改変動物の虚血心筋においてmitophagyを定量し、主要な分子機構を同定した。培養心筋細胞において過剰発現やノックダウンを使用しながら、分子機構
の詳細を明らかにできた。Ulk1によるRab9のリン酸化部位を同定し、リン酸化抵抗性Rab9を発現するノックインマウスを作成して野生型と比較した。ノックイン
マウスの心臓では虚血においてmitophagyが損なわれ、心筋梗塞が増大することを解明した。一方で通常のautophagyの活性は野生型と比較して不変だったことか
ら、Ulk1によるRab9のリン酸化はmitophagyを特異的に誘導して心筋を保護する、重要な機構だと考えられた。
現在は虚血再灌流においてmitophagyを検討している。タイムコースでは再灌流早期に一過性の活性化が認められ、それがUlk1依存性であることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
mitophagyは、再灌流早期に一過性の活性化が認められ、それがUlk1依存性であることを確認した。複数の遺伝子改変マウスに虚血再灌流を行い、autophagy, mitophagyを誘導する薬物を再灌流とともに投与し、心筋梗塞の増減を評価している。現段階では、再灌流時にautophagyのみを活性化させると心筋障害が増悪し、mitophagyのみを活性化させると障害が減弱するデータが得られている。更にデータを蓄積して、この現象を確かめる。
また、今回の試薬が投与後いつからautophagy, mitophagyを活性化するのか、どのくらい持続させるのか、などの検討も行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で学会がweb開催となり、宿泊費・移動費を抑制できた。また、海外の共同研究者が動物の飼育を縮小せざるを得ず、先方からの動物輸送・搬入を予定していたが、延期せざるを得なくなった。
使用計画として、次年度の予算と併せ、動物輸送・搬入、凍結精子の作成・保存に使用する予定がある。また、新たなトランスジェニックマウスの作成について検討中であり、これに使用することも計画している。
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