Production of chemicals that suppress generation of ROS from mitochondrial respiratory chain.

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22278
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: MIYOSHI HIDETO 京都大学, 農学研究科, 教授 (20190829)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / 活性酸素 / ユビキノン / complex I

Outline of Final Research Achievements

Mitochondria produce ATP via oxidative phosphorylation using molecular oxygen. This process involves an unavoidable byproduct “reactive oxygen”, which is closely associated with a wide range of age-associated diseases such as diabetes and cancer. Accumulating evidence have led to the consensus that reactive oxygen is produced by electron leak to molecular oxygen from semiquinone radical, which is formed during reverse electron transfer in NADH-ubiquinone oxidoreductase (complex I) driven by excess accumulation of succinate in mitochondria. Using Q1QELs as a template, this study aimed at producing small chemicals, which can suppress the generation of reactive oxygen by interfering with reverse electron transfer, but not forward electron transfer, in complex I.

Free Research Field

生物有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミトコンドリアに対して特異的に移行する抗酸化剤など、多数の優れた抗酸化剤が開発されて来たが、抗酸化剤は活性酸素発生部位の下流で作用するため、活性酸素発生そのものを根元から断つことはできないという限界がある。複合体-Iは細胞内での活性酸素発生の主要部位であるため、本酵素からの活性酸素発生を制御することは酸化ストレス研究の重要な課題である。複合体-Iからの活性酸素発生を遮断する化合物が創製できれば、ミトコンドリアや細胞の酸化ストレス研究におけるブレークスルーになることが期待できる。また、本研究の成果は老化研究に及ぼす波及効果も期待でき、社会的意義が十分にある。