2023 Fiscal Year Research-status Report
細胞接着によるミトコンドリア翻訳制御の分子メカニズムの解明
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23KJ0444
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
脇川 大誠 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア翻訳 / 細胞接着 / マロニル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真核生物の細胞内には細胞質翻訳とミトコンドリア翻訳という2つの異なる翻訳システムが共存している。これはミトコンドリアが独自のゲノムDNAとリボソームを備えているからである。ミトコンドリア内のタンパク質発現系は、その解析の困難さからメカニズムの理解が立後れている。申請者は、この課題をribosome profiling法とmito-FUNCAT法により克服し、細胞接着がミトコンドリア翻訳を活性化するという新たな生命現象を見出した。さらに、その制御機構として細胞接着の情報がミトコンドリア外膜まで伝えられるシグナルカスケードを明らかにしてきた。そこで本研究では、シグナルをミトコンドリア外膜から翻訳の場となるマトリックスへと伝達する因子を同定し、その因子がミトコンドリア翻訳を制御する仕組みを明らかにしようとした。
様々な可能性を検証していく中で、mtFAS経路が細胞接着依存的なミトコンドリア翻訳の活性化に関与していることを見出した。mtFAS経路はマトリックスにおいてmalonyl-CoAを基質とし、多段階の酵素反応を経て最終的にリポ酸を合成する代謝経路である。mtFAS経路がミトコンドリア翻訳を制御するメカニズムを探ったところ、mtFAS経路はミトコンドリアmalonyl-CoAの量を調節し、ミトコンドリア翻訳装置のマロニル化を介してミトコンドリア翻訳の開始と伸長速度を司ることが明らかになった。
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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
細胞接着依存的なシグナル伝達経路がミトコンドリアマトリックスにおいてどのようにミトコンドリア翻訳を活性化するかを検証した結果、mtFAS経路が重要な経路であることを明らかにすることができた。また、その制御メカニズムとして、ミトコンドリア翻訳装置のマロニル化が重要であることも突き止めている。したがって、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミトコンドリア翻訳装置のマロニル化がミトコンドリア翻訳を開始と伸長ステップで制御していることがわかったが、どのタンパク質のどのマロニル基が重要なのかは依然不明である。そこで、mtFAS経路の活性にしたがって、マロニル化の量が変化する残基を網羅的に明らかにし、構造的な側面からミトコンドリア翻訳の開始と伸長に関与する重要な残基を特定することを目指す。
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[Journal Article] Gravitational and mechanical forces drive mitochondrial translation2024
Author(s)
Wakigawa T, Mito M, Yamashiro H, Tomuro K, Tani H, Tomizawa K, Chujo T, Nagao A, Suzuki T, Wei FY, Shichino Y, Suzuki T, Iwasaki S
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Journal Title
bioRxiv
Volume: -
Pages: -
DOI
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[Presentation] Gravitational and mechanical forces drive mitochondrial translation2023
Author(s)
Wakigawa T, Kimura Y, Mito M, Saito H, Tsubaki T, Khan AH, Yamamori T, Yamazaki T, Higashibata A, Tsuboi T, Saito T, Higashitani A, Shichino Y, Iwasaki S
Organizer
Targeting Mitochondria 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] Gravitational and mechanical forces drive mitochondrial translation through hypo-malonylated mitoribosomes2023
Author(s)
Wakigawa T, Kimura Y, Mito M, Tsubaki T, Nakamura K, Saito H, Khan AH, Yamamori T, Yamazaki T, Higashibata A, Tsuboi T, Hirabayashi Y, Saito T, Higashitani A, Shichino Y, Iwasaki S
Organizer
24th Annual Meeting of the RNA society of Japan
