リン酸化修飾によるミトコンドリア機能と品質管理の制御機構

• 研究課題/領域番号: 17H03676
• 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: 細胞生物学
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 岡 敏彦 立教大学, 理学部, 教授 (40263321)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: ミトコンドリア / ミトコンドリア品質管理 / リン酸化修飾 / リン酸化 / 品質管理

研究成果の概要

障害を受け膜電位が低下したミトコンドリアのオートファジーによる排斥は，ミトコンドリア品質管理として近年注目を浴びている。しかし，ミトコンドリア品質管理が細胞からどのように調節されているかは不明な点が多く残る。私達は，リン酸化修飾を介したミトコンドリアの機能制御と品質管理に着目し，ミトコンドリアタンパク質のリン酸化反応の場所やリン酸化酵素PKAの触媒サブユニットアイソフォームの細胞内局在を明らかにした。また，解糖系酵素のミトコンドリア品質管理への関与も示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，細胞がミトコンドリア機能を制御する方法としての翻訳後修飾に着目して，ミトコンドリア機能の調節機構を明らかにしようとする点が特徴であり，ミトコンドリア表面だけでなく，これまで手付かずだったミトコンドリア内部でのリン酸化修飾を検証した点がユニークである。
本研究で得られる結果は，ミトコンドリアの機能と品質管理の理解に寄与するだけでなく，PINK1やParkinを原因遺伝子とする遺伝性パーキンソン病の発症メカニズムを理解する上でも重要な知見となる。

研究成果

• [雑誌論文] The mitochondrial inner membrane protein LETM1 modulates cristae organization through its LETM domain (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Seiko、Matsui Aiko、Akabane Shiori、Tamura Yasushi、Hatano Azumi、Miyano Yuriko、Omote Hiroshi、Kajikawa Mizuho、Maenaka Katsumi、Moriyama Yoshinori、Endo Toshiya、Oka Toshihiko
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 号: 1 ページ: 99-99
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0832-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vitro synthesis of the human calcium transporter Letm1 within cell-sized liposomes and investigation of its lipid dependency (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamura Kosuke、Matsushita Shuhei、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Matsui Aiko、Oka Toshihiko、Matsuura Tomoaki
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 127 号: 5 ページ: 544-548
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2018.11.003
  • NAID: 40021891579
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural insights into ubiquitin phosphorylation by PINK1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Okatsu Kei、Sato Yusuke、Yamano Koji、Matsuda Noriyuki、Negishi Lumi、Takahashi Akiko、Yamagata Atsushi、Goto-Ito Sakurako、Mishima Masaki、Ito Yutaka、Oka Toshihiko、Tanaka Keiji、Fukai Shuya
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 10382-10382
  • DOI: 10.1038/s41598-018-28656-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inactivation of cardiolipin synthase triggers changes in mitochondrial morphology (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Matsumura, J. Higuchi, Y. Watanabe, M. Kato, K. Aoki, S. Akabane, T. Endo, and T. Oka
  • 雑誌名: Febs Letter 巻: 592 号: 2 ページ: 209-218
  • DOI: 10.1002/1873-3468.12948
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ミトコンドリア品質管理におけるTIM23複合体の新たな役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渡邊聖菜，岡 敏彦
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ミトコンドリア膜透過装置コアサブユニットTIM23のミトコンドリア品質管理における役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邊聖菜，岡 敏彦
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] ミトコンドリア品質管理におけるヘキソキナーゼの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤雅広，三宅千絢，岡 敏彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ミトコンドリア形態におけるカルジオリピンの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松村綾香，樋口 准，青木啓悟，岡 敏彦
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会ConBio2017