癌、糖尿病、老化の病態解析と診断に向けた先端的ミトコンドリア機能解析法の開発

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22249018
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 康 東天 九州大学, 医学研究院, 教授 (80214716)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栢森 裕三 九州大学, 大学病院, 技師長 (90398066) ; 内海 健 九州大学, 医学研究院, 准教授 (80253798) ; 神吉 智丈 九州大学, 大学病院, 助教 (50398088) ; 高崎 伸也 九州大学, 医学研究院, 助教 (90435149)
• Keywords: ミトコンドリアDNA / ミトコンドリアDNA / 活性酵素 / 糖尿病 / ミトコンドリア病 / 遺伝子多型

Research Abstract

以下の3つの基本プロジェクトを目的に掲げて研究を遂行した。
(1)ミトコンドリア機能維持機構の基礎研究:p32全身性ノックアウトは胎生致死であった。p32ノックアウトMEF細胞株を樹立し、p32はミトコンドリア内における翻訳の高度の障害によることが明らかになった。p32はミトコンドリアリボソームの形成に重要な因子であることが明らかにした。現在組織特異的ノックアウトマウス(β細胞、心筋、血管内皮、神経)を作成中である。
(2)ミトコンドリア検査診断システム:高速DNAシークエンサーを用いた、全ての部位における点変異、欠失変異を定量的に検出できる系の構築のための予備実験を進行中である。10分割したmtDNAの断片を1つのチューブで一度に定量的に増幅できる反応系の構築し、モデルサンプルに適用したが、高感度に点変異、欠失変異の両方を一度に定量できる系にたどり着いていない。
(3)体細胞ミトコンドリアDNA解析:コホート研究のため、5000人の糖尿病患者の血液生化学検査値の取得とそのDNA分離が終了した。今後、上記(2)のシステムが完成した後には、mtDNAの大量解析に移る予定。またコントロールとして、久山町住人3000人分のmtDNA中の約2kbpの領域の配列を、通常のダイレクトシークエンス法ですでに決定している。この3000人の中には糖尿病患者を含む耐糖能異常者が数百人含まれおり、とりあえずこの3000人の集団の中で、耐糖能正常者と異常者とのあいで、SNP解析を行い、P値が0.001未満の候補SNPを見出した。このSNPmtDNAと対照mtDNAを持つ2種類のサイブリッド細胞を作製した。この両細胞間のエネルギー代謝、インスリン様成長因子(IGF)に対する反応性の違いなどを解析中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

次世代高速DNAシークエンサーを用いた、全ての部位における点変異、欠失変異を一度に高感度に定量的に検出できる系を構築する系以外は、解析は予定通り進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

点変異、欠失変異を一度に高感度に定量的に検出する系に関しては、タイプの違う次世代シークエンサーの利用を計画中である。それでも困難な場合は、特にこれまで例のないあらゆる欠失変異を高感度に定量的出来る系の構築を一時ペンディングし、配列を高速決定するだけの系の構築に切り替えることも考慮中である。

Research Products

• [Journal Article] Mitophagy plays an essential role in reducing mitochondrial production of reactive oxygen species and mutation of mitochondrial DNA by maintaining mitochondrial quantity and quality in yeast (2012)
  • Author(s): Kurihara, Y., Kanki, T., Aoki, Y., Hirota, Y., Saigusa, T., Uchiumi, T., Kang, D.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 287 Pages: 3265-72
• [Journal Article] Localization of mRNAs encoding human mitochondrial oxidative phosphorylation proteins (2012)
  • Author(s): Matsumoto, S., Uchiumi, T., Saito, T., Yagi, M., Takazaki, S., Kanki, T., Kang, D.
  • Journal Title: Mitochondrion Volume: 12 Pages: 391-398
• [Journal Article] mtSSB may sequester UNG1 at mitochondrial ssDNA and delay uracil processing until the dsDNA conformation is restored (2012)
  • Author(s): Wollen Steen, K., Doseth, B., M, P. W., Akbari, M., Kang, D., Falkenberg, M., Slupphaug, G
  • Journal Title: DNA Repair (Amst) Volume: 11 Pages: 82-91
• [Journal Article] Effect of mitochondrial transcription factor a overexpression on motor neurons in amyotrophic lateral sclerosis model mice (2012)
  • Author(s): Morimoto, N., Miyazaki, K., Kurata, T., Ikeda, Y., Matsuura, T., Kang, D., Ide, T., Abe, K.
  • Journal Title: J Neurosci Res Volume: 90 Pages: 1200-1208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ribonucleoprotein Y-box binding protein-1 regulates mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) protein expression after serum stimulation through binding to OXPHOS mRNA (2012)
  • Author(s): Matsumoto, S., Uchiumi, T., Tanamachi, H., Saito, T., Yagi, M., Takazaki, S., Kanki, T., Kang, D.
  • Journal Title: Biochem J Volume: 443 Pages: 573-584
  • DOI: BJ20111728[pii]10.1042/BJ20111728
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of Serine 114 on Atg32 mediates mitophagy (2011)
  • Author(s): Aoki, Y., Kanki, T., Hirota, Y., Kurihara, Y., Saigusa, T., Uchiumi, T., Kang, D.
  • Journal Title: Mol Biol Cell Volume: 22 Pages: 3206-17
• [Journal Article] Frequent Truncating Mutation of TFAM Induces Mitochondrial DNA Depletion and Apoptotic Resistance in Microsatellite-Unstable Colorectal Cancer (2011)
  • Author(s): Guo, J., Zheng, L., Liu, W., Wang, X., Wang, Z., Wang, Z., French, A.J., Kang, D., Chen, L., Thibodeau, S.N., Liu, W.
  • Journal Title: Cancer Res Volume: 71 Pages: 2978-2987
  • DOI: 0008-5472.CAN-10-3482[pii]10.1158/0008-5472.CAN-10-3482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of TFAM-associated proteins in mitochondrial RNA metabolism (2011)
  • Author(s): Uchiumi, T., Kang, D.
  • Journal Title: Biochim Biophys Acta Volume: 1820 Pages: 565-570
  • DOI: S0304-4165(11)00211-X[pii]10.1016/j.bbagen.2011.08.014
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ミトコンドリアゲノムと酸化ストレス:TFAMから見る細胞機能 (2012)
  • Author(s): 康東天
  • Organizer: 第22回生物試料分析科学会年次学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 20120310-11
• [Presentation] ミトコンドリアDNA量と生体ホメオスターシスの維持に関するマウスモデルによる検討 (2011)
  • Author(s): 井手友美、康東天
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20110921-20110924
• [Presentation] Phosphorylation of ser114 on ATG32 mediates mitophagy (2011)
  • Author(s): Tomotake Kanki, Yoshimasa Aoki, Yusuke Kurihara, Tetsu Saigusa, Takeshi Uchiumi, Dongchon Kang
  • Organizer: The 8th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine
  • Place of Presentation: Kagoshima, Japan
  • Year and Date: 20110831-20110904
• [Presentation] Recombinant TFAM attenuates pathological remodeling in cardiac myocytes via inhibiting NAFAT signaling (2011)
  • Author(s): Takeo Fujino, Tomomi Ide, Masayoshi Yoshida, Atushi Tanaka, Ken Onitsuka, Yuko Hata, Takako Takehara, Shinya Takazaki, Mothohiro Nishida, Dongchon Kang, Kenji Sunagawa
  • Organizer: The 8th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine
  • Place of Presentation: Kagoshima, Japan
  • Year and Date: 20110831-20110904
• [Presentation] 生化学検査標準化と共通基準範囲に向けて (2011)
  • Author(s): 康東天
  • Organizer: 日常検査の現状と将来
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20110408-20110410
• [Presentation] MayTurner症候群に関連する血栓性閉塞と良好な下腹壁静脈の副側血行を呈した先天的AT欠損の若年症例 (2011)
  • Author(s): 藤波舞、伊藤和史、高岡理恵、羽室雅夫、篠原未帆、浦田美秩代、康東天、濱崎直孝
  • Organizer: 第195回日本内科学会近畿地方会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-09-10
• [Presentation] Importance of Mitochondria 1 genome in cellular functions : Oxidative stress and TFAM (2011)
  • Author(s): D.Kang
  • Organizer: 2011Mckay International symposium On mitochondrial medicine in human health and diseases
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2011-07-09
• [Presentation] Implications of mitochondrial oxidative stress in common diseases (2011)
  • Author(s): Dongchon Kang
  • Organizer: International symposium of mitochondrial biomedicine & ASMRM Council Meeting
  • Place of Presentation: Hangzhou, China
  • Year and Date: 2011-04-08
• [Book] Importance of mitochondrial genome in multiple cellular functions : A central role of TFAM in its maintenance (2011)
  • Author(s): Kang, D., (Ed.)
  • Total Pages: 20
  • Publisher: Research Signpost, Kerala
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/cclm/