核-ミトコンドリア翻訳バランスによる老化・寿命の調節とミトコンドリアヌクレオイド

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K11741
• Research Institution: Junshin Gakuen University
• Principal Investigator: 福應 温 純真学園大学, 検査科学科, 教授 (80363365)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミトコンドリアDNA / ヌクレオイド / 翻訳関連分子 / 老化 / 寿命

Outline of Annual Research Achievements

本研究の学問的な問いは、「核ＤＮＡの翻訳機構とミトコンドリアＤＮＡ翻訳機構とのバランスが破綻する事で生じる老化や寿命の短縮や延伸といった変化にミトコンドリアＤＮＡのヌクレオイド構造が関与しているのか」である。
令和４年度に研究実施計画に示した各項目について実施した内容及び明らかになった内容を以下に示す。
1.キイロショウジョウバエ由来のＳ２細胞を用いた核の翻訳関連遺伝子（対象遺伝子）のノックダウンで老化関連遺伝子の発現が変動しているか：スクリーニング陽性遺伝子のうち、いくつかの遺伝子で転写レベルでの解析が進んでいるが、タンパク質レベルでの解析までには至っていない。ここの遺伝子産物に対する抗体作成には時間がかかるため、まずは転写レベルでの評価を優先的に進めている。
2.線虫を用いた対象遺伝子のＲＮＡｉによる発現抑制の寿命に対する影響について：線虫の野生株を用いて加齢に伴って既知の老化関連遺伝子の発現がどのように変動していくか、また、対象遺伝子の発現が加齢に伴って変動するのかを検証したところ、リボソームタンパクの発現関わる遺伝子で加齢に伴って大きく減少するものを複数見いだした。その結果をもとに次年度ターゲットを絞って研究の加速を行うこととする。
3.各対象遺伝子のノックダウンによる老化関連遺伝子の変動とミトコンドリア機能を測定、およびミトコンドリアＤＮＡヌクレオイドの観察：本研究課題の発端となるスクリーニング陽性遺伝子をショウジョウバエS2細胞でのミトコンドリアＤＮＡヌクレオイドの観察だけでなく、幾つかのヒト培養細胞のミトコンドリアＤＮＡヌクレオイドを観察する系を構築した。現在、ＲＮＡｉによる発現抑制細胞を用いたミトコンドリアＤＮＡヌクレオイドの観察を行っている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の所属研究機関では令和４年も対面授業を厳しい管理のもとで行ない、新型コロナウイルス感染症対策に関する影響が強く残った。そのため、当初予定していたエフォートの回復することがなかなかできなかった。そのため、令和４年度も研究実施概要の各項目に関するデータが十分に取得できていないため、全体に遅れが出ている。事項になるように令和５年度は研究補助員の活用や分担研究者の参加により遅れを取り戻す計画である。

Strategy for Future Research Activity

令和５年度は以下の対策によりこれまでの遅れを取り戻す予定である。
①対象遺伝子の機能解析をノックアウト細胞からノックダウン細胞を用いた実験系に変更する。このことによりベクター構築にかかる時間の節約をはかる。
②対象遺伝子を本年度までに明らかになった、老化に伴って大きく発現量が減少する遺伝子に絞る。このことにより、一定の成果をまとめるまでの時間を短縮する。
③研究補助員の採用によりデータ収集を加速する。
④分担研究者の追加することにより、データ解析と論文執筆を加速する。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は全体的な研究の進捗の遅れである。次年度は研究を加速する手立てとして分担研究を行い、データの解析と論文執筆をを推進する。また、研究補助員の活用により実験を並列に実施し、実験データの蓄積を加速するために使用する。