哺乳動物ミトコンドリアＤＮＡの塩基修飾の解明～その生物学的意義の理解にむけて

• 研究課題/領域番号: 17K07504
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 安川 武宏 九州大学, 医学研究院, 助教 (90646720)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ミトコンドリアDNA / ミトコンドリアＤＮＡ / ＤＮＡメチル化修飾 / 核酸

研究成果の概要

細胞小器官ミトコンドリアは、核に存在するゲノムとは別の独自のゲノム、ミトコンドリアDNA（mtDNA）をもっている。哺乳動物細胞において核DNAの構成塩基の一つであるシトシンのメチル化修飾は遺伝子発現制御において重要な役割を果たしていることが知られている。一方、mtDNAが同様のメチル化修飾を受けるか否かはよく分かってなかった。そこで本研究でマウス体細胞、胚性幹細胞培養株のmtDNAを3種類の解析手法を用いて徹底的に解析したところ、mtDNAにはユニバーサルに生理的役割を持つようなレベルでの5‐メチルシトシンが認められないことが明らかになり、mtDNAに対する我々の理解を大きく前進した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、mtDNAはメチル化されているという報告が相次いでいたが、これらの中には互いに異なる内容の主張のものがみられたりと、非常に混迷した状況が続いていた。mtDNAがメチル化修飾を受けるか否かはmtDNAの適切な維持や遺伝子発現を考える上で重要な課題であり、その異常が疾患に関連する可能性も秘めている。今回、メチル化修飾についてmtDNAの真の姿の一端を明らかにしたことで、今後のmtDNA基礎研究・医学研究に有益な情報を提供できたことは本研究の意義といえる。

研究成果

• [雑誌論文] ミトコンドリアゲノムの複製・維持機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安川 武宏、康 東天
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 37 ページ: 24-30
• [雑誌論文] Accurate estimation of 5-methylcytosine in mammalian mitochondrial DNA (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, S., *Yasukawa, T., Sakaguchi, Y., Ichiyanagi, K., Unoki, M., Gotoh, K., Fukuda, K., Sasaki, H., Suzuki, T. and Kang, D.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 5801-5801
  • DOI: 10.1038/s41598-018-24251-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An overview of mammalian mitochondrial DNA replication mechanisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasukawa Takehiro、Kang Dongchon
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 164 号: 3 ページ: 183-193
  • DOI: 10.1093/jb/mvy058
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Epigenetic feature of mitochondrial DNA (2019)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Yasukawa, Shigeru Matsuda, Yuriko Sakaguchi, Kenji Ichiyanagi, Motoko Unoki, Kazuhito Gotoh, Kei Fukuda, Hiroyuki Sasaki, Tsutomu Suzuki, Dongchon Kang
  • 学会等名: The 16th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine & The 19th Conference of Japanese Society of Mitochondrial Research and Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Accurate estimation of 5-methylcytosine in mammalian mitochondrial DNA (2019)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Yasukawa, Shigeru Matsuda, Yuriko Sakaguchi, Kenji Ichiyanagi, Motoko Unoki, Kazuhito Gotoh, Kei Fukuda, Hiroyuki Sasaki, Tsutomu Suzuki, Dongchon Kang
  • 学会等名: United Mitochondrial Disease Foundation (UMDF) Mitochondrial Medicine 2019 Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 複雑でユニークなミトコンドリアDNA複製メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 安川 武宏、松田 盛、稲冨 鉄平、都 由羅、阿部 周策、石内 崇士、中田 和人、 一柳 健司、佐々木 裕之、康 東天
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳動物ミトコンドリアDNA複製開始メカニズムの研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 安川 武宏、松田 盛、稲冨 鉄平、都 由羅、阿部 周策、石内 崇士、中田 和人、 一柳 健司、佐々木 裕之、康 東天
  • 学会等名: 第25回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
• [学会発表] Accurate estimation of 5-methylcytosine in mammalian mitochondrial DNA (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasukawa T, Matsuda S, Sakaguchi Y, Ichiyanagi K, Unoki M, Gotoh K, Fukuda K, Sasaki H, Suzuki T, Kang D
  • 学会等名: YoungMito2018, The 1st International Mitochondrial Meeting for Young Scientists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Accurate estimation of 5-methylcytosine in mammalian mitochondrial DNA ~ Does cytosine modification occur to mtDNA? (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuda S, Yasukawa T, Sakaguchi Y, Ichiyanagi K, Unoki M, Gotoh K, Fukuda K, Sasaki H, Suzuki T, Kang D
  • 学会等名: YoungMito2018, The 1st international mitochondrial meeting for Young Scientists
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化ストレスの起点としてのミトコンドリアとミトコンドリアゲノムの複製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安川 武宏, 康 東天
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳動物ミトコンドリアゲノムのDNAメチル化修飾の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安川 武宏, 松田 盛, 坂口 裕理子, 一柳 健司, 鵜木 元香, 後藤 和人, 福田 渓, 佐々木 裕之, 鈴木 勉, 康 東天
  • 学会等名: 第18回日本ミトコンドリア学会年会
• [図書] Epigenetic features of mitochondrial DNA (a chapter in The Human Mitochondrial Genome), in press (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasukawa, T., Matsuda, S., Kang D.
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: Academic Press
  • ISBN: 9780128196564
• [備考] 九州大学-研究者情報
  • URL: https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004860/index.html
• [備考]
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K004860/index.html