2013 Fiscal Year Annual Research Report
ミトコンドリアによる心自動能制御メカニズムの多階層解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Establishment of Integrative Multi-level Systems Biology and its Applications |
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| Project/Area Number |
25136707
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
竹内 綾子 福井大学, 医学部, 特命助教 (00378704)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 洞房結節 / 自動能 / ミトコンドリア / 筋小胞体 |
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| Research Abstract |
ミトコンドリアを介した洞房結節自動能制御のメカニズムを明らかにすることを目的として、平成25年度は以下の検討を行った。
ミトコンドリアNa-Ca交換体(NCLX)が、拍動培養心筋細胞HL-1において、筋小胞体Ca動態を調節することで自動能を制御することを見出し、論文発表した(Takeuchi et al., Sci Rep, 2013)。この成果をさらに発展させ、洞房結節細胞自動能制御におけるミトコンドリアと筋小胞体のクロストークを調べるために、マウス単離洞房結節細胞を用いた細胞生理学的・電気生理学的解析のための評価系を確立した。
メカニズムの異なる2種類の既存の洞房結節細胞数理モデル(膜クロックモデル、Caクロックモデル)に新たにミトコンドリアCa動態を導入し、洞房結節自動能発生におけるミトコンドリアCa輸送担体の寄与を解析した。その結果、いずれのモデルでもミトコンドリアNCLXが筋小胞体Ca量を調節し、ミトコンドリアNCLXと筋小胞体CaポンプSERCAが機能連関した。さらに、活動電位の発火頻度に対して膜クロックモデルでは促進、Caクロックモデルでは遅延と逆の効果を呈した。細胞内Na濃度、持続性内向き電流が活動電位発火頻度に関与することが予測された。
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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
論文発表ができ、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 |
細胞生理学実験ならびに数理モデル解析から、ミトコンドリアと筋小胞体の構造的・機能的連関が示唆された。平成26年度は、引き続きマウス単離洞房結節細胞を用いて細胞生理学実験を進め、ミトコンドリアと筋小胞体の構造的・機能的連関の詳細を明らかにする。また、マウス単離洞房結節細胞を用いて電子顕微鏡像を取得し、ミトコンドリアと筋小胞体の三次元立体配置を再構築する。これを元に洞房結節細胞数理モデルを精緻化し、ミトコンドリアと筋小胞体間のサブスペースを考慮した数理モデルを構築する。実験とシミュレーションの反復により、ミトコンドリアを介した洞房結節自動能制御のメカニズムを明らかにする。
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