2020 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリア多様性の理解と臓器老化メカニズムの解明
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20K11525
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology |
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Principal Investigator |
藤田 泰典 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (30515888)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / 老化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加齢に伴いミトコンドリアの機能異常が観察され、臓器老化との関連性が示唆されているが、詳細な分子機序は解明されていない。本研究では、臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の同定、機能解明、加齢性変化を検証し、ミトコンドリアの多様性の理解と臓器老化メカニズムの解明を目指す。
本研究を遂行するにあたり、(1)臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の探索、(2)候補タンパク質を発現する細胞種の特定、(3)候補タンパク質のミトコンドリア局在性の検証、(4)臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の機能解析、(5)老化モデルにおける臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の発現・機能解析の5つの項目を計画した。初年度は、主に(1)と(4)に関連する実験に取り組んだ。
(1)については、公共データベースおよび先行研究の情報を精査し、臓器特異的に発現するミトコンドリアタンパク質の候補を探索した。これまでに、脳で特異的に発現するミトコンドリアタンパク質の候補を同定した。このタンパク質をコードする遺伝子はミトコンドリア異常が関係する遺伝性疾患との関連性が報告されており、ミトコンドリア機能と密接に関係していることが推察される。この分子と老化との関係は知られておらず、本研究の標的分子として有望であると考えられる。
(4)の計画に向けた取り組みとして、培養細胞によるミトコンドリアの形態・機能解析に必要な実験系の構築を実施した。これまでに、蛍光ライブイメージングおよび電子顕微鏡観察によるミトコンドリの形態と内部構造を観察・評価する実験系、高分解能呼吸測定装置によるミトコンドリア機能を評価する実験系などを確立した。また、細胞老化モデルにおける臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の解析を見据え、線維芽細胞の細胞老化モデルを確立し、ミトコンドリアの形態・機能の評価も行った。このように、先の計画に向けた準備も直実に進んでいる。
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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
本研究では、次の5つの項目を設定し、研究を進めている。(1)臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の探索、(2)候補タンパク質を発現する細胞種の特定、(3)候補タンパク質のミトコンドリア局在性の検証、(4)臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の機能解析、(5)老化モデルにおける臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の発現・機能解析。現在までに、主に(1)と(4)に関して取り組んだ。
(1)については、当初プロテオーム解析を計画していたが、先に公共データベースおよび先行研究の情報を精査し、臓器特異的に発現するミトコンドリアタンパク質の候補を探索した。その結果、脳で特異的に発現するミトコンドリアタンパク質Aを同定した。このタンパク質Aをコードする遺伝子はミトコンドリア異常が関係する遺伝性疾患との関連性が報告されており、ミトコンドリア機能と密接に関係しているものと考えられる。
(4)臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の機能解析に向けて、培養細胞を用いた各種実験系の構築に取り組んだ。(5)の計画において、臓器特異的ミトコンドリアタンパク質と老化メカニズムとの関連性を検討する際に、細胞老化モデルを用いることが想定されるため、細胞は細胞老化モデルによく使用されるヒト正常線維芽細胞を用いた。 また、実験系の構築に合わせて、細胞老化に伴うミトコンドリアの形態的・機能的変化の同定も行なった。蛍光ライブイメージングおよび電子顕微鏡観察によるミトコンドリの形態と内部構造を観察・評価する実験系を構築し、細胞老化に伴う変化を同定した。また、高分解能呼吸測定装置によるミトコンドリア機能を評価する実験系などを確立し、細胞老化に伴うミトコンドリア呼吸能の変化も明らかにした。以上のようにして、ミトコンドリアを評価する実験系の構築を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
第一に、(1)臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の探索を推進する。ミトコンドリアが豊富に存在する脳、肝臓、心臓、腎臓を対象として、マウスから各種臓器を摘出し、ミトコンドリアを単離した後、プロテオーム解析を実施する。より広範な情報を得るため、場合によってはこれら以外の臓器も対象とする。また、純度の高いミトコンドリアの単離が困難な場合は、その臓器を対象から外すことも検討する。プロテオーム解析による探索を進める一方で、引き続き公共データベースや先行研究の情報をもとに、臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の探索も検討する。
次に、 (5)老化モデルにおける臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の発現・機能解析に向けた実験に取り組む。具体的に、若齢および老齢マウスから各種臓器を摘出し、老化マーカー、慢性炎症マーカー、ミトコンドリア機能障害マーカーなどの遺伝子・タンパク質の発現解析を行う。また、免疫組織染色により、各種マーカータンパク質を発現する細胞を特定し、臓器特異的ミトコンドリアタンパク質との関連解析の準備を整える。さらに、細胞老化モデルにおける臓器特異的ミトコンドリアタンパク質の解析に向け、細胞老化におけるミトコンドリアの変化を同定すると共に、引き続き各種実験系の構築を進める。
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| Causes of Carryover |
学会発表のための旅費を計上していたが、新型コロナウイルスの影響で誌上発表となったため、次年度使用額が生じた。次年度の旅費もしくは物品費として使用する。
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Research Products
(1 results)
