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ミトコンドリアゲノム変異のマウス逆遺伝学

研究課題

研究課題/領域番号 16H04678
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 実験動物学
研究機関筑波大学

研究代表者

中田 和人  筑波大学, 生命環境系, 教授 (80323244)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードミトコンドリア / ミトコンドリアゲノム / 突然変異 / エネルギー代謝 / ミトコンドリア病 / モデルマウス / ミトコンドリアDNA / ミトコンドリア遺伝子疾患 / 病態モデルマウス / ミトコンドリアゲノム変異 / エネルギー産生不全 / エネルギー産生異常 / 病原性突然変異 / エネルギー代謝異常
研究成果の概要

突然変異型ミトコンドリアゲノム(mtDNA)の優位な蓄積がミトコンドリア病、糖尿病、神経変性疾患、がんなどの原因になる可能性が示唆されているものの、「変異型mtDNA分子がどのようにしてこれほどまでに多様な病型を誘導するのか?」といった根源的な命題は未だに解明されていない。本研究では、ミトコンドリアtRNA-Lue(UUR)に病原性点突然変異が生じた新たなモデルマウスの作出に成功し、さらに、マウス逆遺伝学的な手法を駆使してミトコンドリア分裂や糖尿病環境が変異型mtDNA分子種の病原性や蓄積動態を制御していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

mtDNAの突然変異が多様な病気の原因になるのか?という根源的な問いに答えるには、変異型mtDNAを導入したモデルマウスの作製が極めて有効な研究戦略となる。しかし、二重の生体膜に完全に閉ざされたミトコンドリアマトリックスに、それも複数コピー存在するmtDNAに人為的な突然変異を導入することは不可能である。本研究では、変異型mtDNAを含有するミトコンドリアをそのままES細胞に導入することで変異型mtDNAを有するマウスを作製し、さらにこれらを活用することで、変異型mtDNAの病原性制御や多様な病態発症との関連を解明した。このmtDNA変異のマウス逆遺伝学的な解析自体が学術的な価値となる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Concentration of mitochondrial DNA mutations by cytoplasmic transfer from platelets to cultured mouse cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa K, Kobayashi K, Yamada A, Umehara M, Oka T, Nakada K.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 14 号: 3 ページ: 0213283-0213283

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0213283

    • NAID

      120007133505

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Acquired expression of mutant Mitofusin 2 causes progressive neurodegeneration and abnormal behavior.2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa K, Yamamoto S, Hattori S, Nishimura N, Tani H, Mito T, Matsumoto H, Miyakawa T, Nakada K.
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 39 ページ: 1588-1604

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mito-mice∆ and mitochondrial DNA mutator mice as models of human osteoporosis caused not by aging but by hyperparathyroidism2018

    • 著者名/発表者名
      Mito Takayuki、Tani Haruna、Suzuki Michiko、Ishikawa Kaori、Nakada Kazuto、Hayashi Jun-Ichi
    • 雑誌名

      Experimental Animals

      巻: 67 号: 4 ページ: 509-516

    • DOI

      10.1538/expanim.18-0060

    • ISSN
      0007-5124, 1341-1357, 1881-7122
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mice deficient in the Shmt2 gene have mitochondrial respiration defects and are embryonic lethal.2018

    • 著者名/発表者名
      Tani H, Ohnishi S, Shitara H, Mito T, Yamaguchi M, Yonekawa H, Hashizume O, Ishikawa K, Nakada K, Hayashi JI.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 8 号: 1 ページ: 425-425

    • DOI

      10.1038/s41598-017-18828-3

    • NAID

      120007134501

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RLR-mediated antiviral innate immunity requires oxidative phosphorylation activity2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshizumi T, Imamura H, Taku T, Kuroki T, Kawaguchi A, Ishikawa K, Nakada K, Koshiba T
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 5379-5379

    • DOI

      10.1038/s41598-017-05808-w

    • NAID

      120007128833

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel mutation in TAZ causes mitochondrial respiratory chain disorder without cardiomyopathy2016

    • 著者名/発表者名
      Borna NN, Kishita Y, Ishikawa K, Nakada K, Hayashi JI, Tokuzawa Y, Kohda M, Nyuzuki H, Yamashita-Sugahara Y, Nasu T, Takeda A, Murayama K, Ohtake A, Okazaki Y
    • 雑誌名

      J Hum Genet

      巻: 62 号: 5 ページ: 539-547

    • DOI

      10.1038/jhg.2016.165

    • NAID

      40021210340

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] FGF21 is a biomarker for mitochondrial translation and mtDNA maintenance disorders2016

    • 著者名/発表者名
      Lehtonen JM, et al.(Nakada Kは24名中22番目の著者)
    • 雑誌名

      Neurology

      巻: 87 号: 22 ページ: 2290-2299

    • DOI

      10.1212/wnl.0000000000003374

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mitochonic acid 5 binds mitochondria and ameliorates renal tubular and cardiac myocyte damage2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki T, Kanno SI, Abe T. et al
    • 雑誌名

      J Am Soc Nephrol.

      巻: 27 号: 7 ページ: 1925

    • DOI

      10.1681/asn.2015060623

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 突然変異型ミトコンドリアゲノムを含有するモデルマウス2016

    • 著者名/発表者名
      小笠原絵美、中田和人
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 260 ページ: 73-79

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 変異型ミトコンドリアゲノムの逆遺伝学:多様な病態形成機構の理解に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      中田和人
    • 学会等名
      第19回日本生殖工学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モデルマウスから探るミトコンドリアセントラルドグマの破綻病理2018

    • 著者名/発表者名
      中田和人
    • 学会等名
      第56回日本神経眼科学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reverse genetic studies on mammalian mitochondrial DNA with pathogenic mutations.2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Nakada
    • 学会等名
      Asian Society for Mitochondrial and Medicine (ASMRM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マウス逆遺伝学から理解するミトコンドリアゲノム変異の多階層病理2018

    • 著者名/発表者名
      中田和人
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリア病を発症したモデルマウスにおける インドール化合物 Mitochonic acid 5 の 有効性に関する基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      小笠原絵美、石原直忠、阿部高明、中田和人
    • 学会等名
      日本ミトコンドリア学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア・セントラルドグマの破綻病理2017

    • 著者名/発表者名
      中田和人
    • 学会等名
      The 7th Basic Science Seminar of Women’s Health Care
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 変異型mtDNAによる多階層病理2016

    • 著者名/発表者名
      中田和人
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアセントラルドグマの破綻病理2016

    • 著者名/発表者名
      中田和人
    • 学会等名
      第16回日本抗加齢医学会総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-06-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 筑波大学生命環境系 中田ー石川研究室

    • URL

      http://www.biol.tsukuba.ac.jp/nakada_ishikawa/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 筑波大学生命環境系 中田・石川研究室

    • URL

      http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~jih-kzt/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 筑波大学生命環境系 中田・石川研究室

    • URL

      http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~jih-kzt/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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