2021 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of bidirectional signalings between nuclear epigenome and mitochondria and their biological significance
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21H02686
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
中尾 光善 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00217663)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | エピゲノム / ミトコンドリア / 遺伝子 / クロマチン / 代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核エピゲノムはミトコンドリア由来の代謝物（アセチルCoAやS-アデノシルメチオニンなど）を用いて化学修飾されており、他方、ミトコンドリアのタンパク質の殆どは核ゲノムにコードされている。このため、両者のコミュニケーションが細胞機能の恒常性維持に不可欠である。細胞核からミトコンドリアへの順行性経路、ミトコンドリアから細胞核への逆行性経路の２つのシグナリングがあるが、その分子機序には不明な点が多い。本研究では、エピゲノムとミトコンドリアの相互作用に着目し、両向性シグナリングの機構を明らかにすることを目的とした。具体的には、上記のエピゲノム・転写因子の解析から、順行性経路を明らかにする。また、ミトコンドリアストレスのシグナルが集約する核エピゲノムと標的遺伝子座を特定したので、逆行性経路の解明に挑む。生命現象における両向性シグナリングの生物学的な意義について理解を目指した。とくに、核内のZHX3転写因子のノックダウン阻害によって、線維芽細胞の細胞老化が生じて、核小体とミトコンドリアの形態が顕著に変化した。ZHX3の標的遺伝子として、細胞老化に関わるp16遺伝子が発現誘導された。プロテオーム解析によってRNAプロセシングに関わる共役因子を同定し、ZHX3-KOマウスの代謝表現型を報告した。また、リボソームタンパク質群がrDNAクラスターの構造と核小体の形成を促進することで、核エピゲノムを制御するという新たな役割を果たすことを報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
エピゲノムとミトコンドリアを機能的に連結する因子について、新知見を得ている。とくに、核内のZHX3転写因子、リボソームタンパク質、LSD1脱メチル化酵素がミトコンドリアの構造・機能を制御するという最先端の研究成果が出ているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、当初の計画以上に進展してきたため、今後も引き続き研究を推進する。
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[Journal Article] Ribosomal protein L5 facilitates rDNA-bundled condensate and nucleolar assembly2022
Author(s)
Matsumori Haruka、Watanabe Kenji、Tachiwana Hiroaki、Fujita Tomoko、Ito Yuma、Tokunaga Makio、Sakata-Sogawa Kumiko、Osakada Hiroko、Haraguchi Tokuko、Awazu Akinori、Ochiai Hiroshi、Sakata Yuka、Ochiai Koji、Toki Tsutomu、Ito Etsuro、Goldberg Ilya G、Tokunaga Kazuaki、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko
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Journal Title
Life Science Alliance
Volume: 5
Pages: e202101045
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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