Changes in mitochondrial DNA replication during aging and new mechanisms to control aging

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K17767
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Matsuda Shigeru 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (00884272)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / ミトコンドリアDNA / 老化

Outline of Final Research Achievements

The mitochondrial genome, mtDNA, contains several thousand copies per cell and continuously replicates itself. mtDNA is thought to be one of the causes of functional decline due to aging as well as disease. MtDNA replication enzyme POLG binds to TEFM and TEFM is decreased with aging, suggesting that TEFM is involved in mtDNA replication. Analysis of TEFM-deficient cells revealed a decrease in mtDNA copy number, a reduced volume of replication intermediates, and a severe decrease in transcripts, suggesting that mitochondrial function is impaired. Our results indicate that senescence-induced TEFM function loss reduces mtDNA replication and transcription, resulting in mitochondrial dysfunction.

Free Research Field

ミトコンドリア

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミトコンドリア機能は細胞のエネルギー供給源であると同時に様々な代謝経路に関与する重要なオルガネラである。老化に伴うミトコンドリア機能低下を適切にコントロールすることが可能となれば、健康寿命延長につながる。今回ミトコンドリア機能維持に必須のmtDNA維持と老化においてTEFMタンパク質が重要な役割を担っていることを示唆する結果を得た。TEFMの発現量をコントロールすることで、ミトコンドリア機能を補助し、QOLを保ったまま老いることができる可能性を見出した。