オルガネラ吸着法によるミトコンドリアの高精度機能解析

• 研究課題/領域番号: 17570129
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 太田 善浩 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 助教授 (10223843)
• 研究分担者: 山下 均 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (20342967)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2005年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: ミトコンドリア / 生物物理学 / バイオイメージング / 活性酸素 / 脱共役蛋白質UCP2 / 細胞死 / UCP2 / 膜電位 / 酸化ストレス / 神経細胞

研究概要

研究目的:
オルガネラは細胞にとってきわめて重要な働きをしているにも関わらず、細胞や分子と異なり計測法の開発が遅れている。オルガネラ吸着法は、オルガネラの活性を基盤に吸着させた状態で計測する新しい実験方法で、個々のオルガネラの挙動の計測と放出物の迅速な単離を特徴とする。本研究では、オルガネラの一種であるミトコンドリアにオルガネラ吸着法を適用して、その機能を高い精度で計測・解析した。
結果・考察:
ミトコンドリアに発現し神経を虚血再還流障害から保護する脱共役蛋白質UCP2、膜透過性遷移を制御し細胞死への関与が知られている蛋白質シクロフィリンD、細胞死を誘導する性質を持つ脂質GD3のそれぞれがミトコンドリアの膜電位および活性酸素放出量に与える影響、ミトコンドリアの膜電位の安定性に影響を与える因子の探索、細胞死を誘導するCa2+添加時の膜構造変化を計測し、3本の論文を発表した。その結果、1.シクロフィリンDやUCP2のミトコンドリアヘの発現は、酸化ストレス誘導性の細胞死からミトコンドリアを保護する、2.細胞死シグナルの脂質メディエーターと考えられているガングリオシドGD3はミトコンドリアに直接作用し活性酸素の発生量を増大させ、内膜をゆっくりと脱分極させる、3.細胞内では、ADP, ATP,マグネシウムイオンによってミトコンドリア膜電位が安定化している、4.細胞死誘導因子放出の原因となるCa2+誘導性のミトコンドリアの膨潤は、膜電位を形成しているミトコンドリアでは抑制されており、膨潤を示した場命でも膨潤抑制剤であるシクロスポリンAは膨潤を抑制することはない、という結果が得られた。これらは、ミトコンドリアが細胞に与える影響を明らかにする上で、重要な情報を提供するものである。

研究成果

• [雑誌論文] Stability of membrane potential in heart mitochondria : single mitochondrion imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: Uechi, Y., Yoshioka, H., Morikawa, D., Ohta, Y.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 344 ページ: 1094-1101
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Suppression of apoptosis by cyclophilin D via stabilization of hexokinase II mitochondrial binding in cancer cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Machida, K., Ohta, Y., Osada, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 14314-14320
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhancement of nitric oxide production by association of nitric oxide synthase with N-methyl-d-aspartate receptors via postsynaptic density 95 in genetically engineered Chinese hamster ovary cells : real-time fluorescence imaging using nitric oxide sensitive dye (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishii, H., Shibuya, K., Ohta, Y., Mukai, H., Uchino, S., Takata, N., Rose, J.A., Kawato, S.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 96 ページ: 1531-1539
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stability of membrane potential in heart mitochondria : single mitochondrion imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: Uechi, Y., Yoshioka, H., Morikawa, D., Ohta, Y.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 344 ページ: 1094-1101
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Suppression ofapoptosis by cyclophilin D via stabilization ofhexokinase II mitochondrial binding in cancer cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Machida, K., Ohta, Y., Osada, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 14314-14320
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enhancementof nitric oxide production by association of nitric oxidesynthase with N-methyl-d-aspartate receptors viapostsynaptic density 95 in genetically engineeredChinese hamster ovary cells : real-time fluorescenceimaging using nitric oxide sensitive dye (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishii, H., Shibuya, K., Ohta, Y., Mukai, H., Uchino, S., Takata, N., Rose, J.A., Kawato, S.
  • 雑誌名: Journal of Neurochemistry 96 ページ: 1531-1539
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stability of membrane potential in heart mitochondria : single mitochondrion imaging (2006)
  • 著者名/発表者名: Uechi et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications (in press)
• [雑誌論文] Effects of disialoganglioside GD3 on the mitochondrial membrane potential (2005)
  • 著者名/発表者名: Higuchi, Y., Miura, T., Kajimoto, T., Ohta, Y.
  • 雑誌名: FEBS Letters 579 ページ: 3009-3013
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] オルガネラ計測技術の開発とミトコンドリアへの適用 (2005)
  • 著者名/発表者名: 太田善浩
  • 雑誌名: バイオイメージング 14 ページ: 5-10
  • NAID: 10015680528
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effects of disialoganglioside GD3 on themitochondrial membrane potential (2005)
  • 著者名/発表者名: Higuchi, Y., Miura, T., Kajimoto, T., Ohta, Y.
  • 雑誌名: FEBS Letters 579, 3009-3013, 2005 579 ページ: 3009-3013
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Developments of new technique for organellemeasurement and application for mitochondria (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohta Y
  • 雑誌名: Bioimaging 14 ページ: 5-10
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より