2015 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリアの密集・分散が自身の活性に及ぼす影響
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25440065
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
太田 善浩 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10223843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 卓也 立命館大学, 生命科学部, 教授 (70262102)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / ATP合成 / 活性酸素種 / 密集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミトコンドリアは、エネルギー産生や細胞死に関わる機能を持つ細胞内器官であり、適切な制御が必要とされている。細胞内では移動・変形をしており、その分布や形態は不均一であり、また、活性も不均一であることが知られている。そこで本研究では、「ミトコンドリアの密集は、形成される電気化学的プロトン勾配を大きくするため、ATP合成の効率化と活性酸素種の発生抑制につながる」という仮説を立て、その検証を目的とする。膜器官が自ら作り出したイオン勾配を利用して行う活動は、ミトコンドリアに限らず他の細胞内器官やバクテリアから多細胞生物の細胞に至るまで広範囲に行われており、本研究の成果には多くの方面への波及効果が期待できる。
本研究の結果、以下のことが分かった。１）計算機シミュレーションにより、ミトコンドリアは密集すると、ミトコンドリア周囲の水素イオン濃度が高まりやすい、２）実際に計測すると、トコンドリアにより1個当たりのATP合成速度が増加し、活性酸素種の発生量が抑制される、３）密集したミトコンドリアでは、内部の水素イオン濃度が低下しやすい、４）細胞膜を穏やかに壊してミトコンドリアを取り出すと、損傷を受けていないミトコンドリアを取り出すことができる。
よって本研究の成果は次の2点となる。１）ミトコンドリアは密集することで、くみ上げた水素イオンを効率的に利用し、ATP合成の効率化と活性酸素発生の低下を実現する、２）無傷の単離ミトコンドリア用いると、1ミトコンドリア内のATP濃度増大など、従来の単離ミトコンドリアでが計測できなかった現象が計測できる。
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