2023 Fiscal Year Final Research Report

Mitochondrial shape determination mechanism with phosphorylation and dephosphorylation process

Research Project

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Project/Area Number	20K06730
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
Research Institution	Kurume University
Principal Investigator	Ohta Keisuke 久留米大学, 医学部, 教授 (00258401)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	広重佑久留米大学, 医学部, 助教 (50647782) 都合亜記暢久留米大学, 医学部, 技能職員 (80569517)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	ミトコンドリア / 形態 / リン酸化 / 脱リン酸化
Outline of Final Research Achievements	The unique shape of mitochondria is dynamically changing and has attracted attention for its relationship with cellular metabolic functions. However, the molecules and mechanisms responsible for regulating the unique shape are not clear. Mitochondria undergo a rapid morphological change after uncoupling with CCCP, and we have reported that such changes are a dependent on surface tension and finally form stomatocyte shape that are most stable structure with high surface/volume ratio. We therefore analyzed the effect of kinase and phosphatase inhibitors on this morphological change. The results suggest that the unique elongated mitochondrial morphology is maintained when phosphorylation is increased, while the morphological maintenance mechanism is disrupted and stomatocyte formation is promoted when phosphorylation is decreased. Hence, we find phosphorylation and dephosphorylation process involved in mitochondrial morphology determination.
Free Research Field	細胞生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	秒単位でその形態を変化させるミトコンドリアの形態が細胞代謝機能と関係するだろうと注目され、ミトコンドリア形態のダイナミクスが糖尿病をはじめとした多くの代謝性疾患により影響される可能性が示唆されている。しかし、その分子メカニズムと代謝機能との相関ははっきりとはわかっていなかった。本研究により、リン酸化・脱リン酸化機構という、細胞内のイベントがミトコンドリア形態に直接影響するという事実は、ミトコンドリアがなぜあのような形をしているのかという基礎的な問についての研究を推進するとともに、糖尿病や生活習慣病に伴う代謝障害に対し、新しい評価法、治療の標的になり得る知見につながるものと期待している。