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ミトコンドリア膜融合を駆動するGTPase蛋白質の動的変化とGTP加水分解の役割

研究課題

研究課題/領域番号 18K06096
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43020:構造生物化学関連
研究機関久留米大学

研究代表者

伴 匡人  久留米大学, 分子生命科学研究所, 講師 (00579667)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードミトコンドリア / 膜融合 / GTPase / 膜タンパク質 / 脂質膜 / リポソーム / カルジオリピン / 試験内再構成 / Mitofusin / バキュロウイルス発現 / カイコ / OPA1 / カルジリピン
研究成果の概要

ミトコンドリア同士の融合は、ミトコンドリアの多彩な機能維持に必須の生命現象であり、その破綻が様々な病態と関わることから、生物学や医学を始めとした多くの分野からその分子機構の理解が求められている。本研究では、調製の問題から長らく解析されていなかったミトコンドリア膜融合GTPaseによる膜融合の分子機構解明を目的とした。精製タンパク質と人工脂質二重膜小胞を使ったin vitro膜融合・結合実験を進め、ミトコンドリア膜融合GTPase OPA1、Mfn2の挙動を解析した。さらに、内膜融合の分子機構の全貌理解に向けた構造解析に向けた、高度に精製されたOPA1の大量調製に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ミトコンドリアは、細胞内のエネルギーを生産する以外にも、細胞死の制御やホルモン、脂質などの生体分子の代謝に機能する多彩な細胞小器官である。ミトコンドリア膜融合は、この多彩な機能を支える必須の過程であり、その分子機構を理解することは、生命の成り立ちを理解する上でも重要である。近年、ミトコンドリア融合の不全が、アルツハイマー病やパーキンソン病といった神経変性疾患や、がん、糖尿病の発症に深く関連し、ミトコンドリアに着目した予防・治療法が注目されている。本研究から得られる知見は、ミトコンドリアの関与するさまざまな病態の治療や予防に向けて、広く社会に還元できるものであると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Analysis of Mitochondrial Membrane Fusion GTPase OPA1 Expressed by the Expression System2020

    • 著者名/発表者名
      Ban Tadato、Ishihara Naotada
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2159 ページ: 115-127

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0676-6_9

    • ISBN
      9781071606759, 9781071606766
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] OPA1とカルジオリピンによるミトコンドリア内膜融合の制御2019

    • 著者名/発表者名
      植田 依里, 伴 匡人, 石原 直忠
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 91 号: 2 ページ: 268-271

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2019.910268

    • NAID

      40021942535

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2019-04-25
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relationship between OPA1 and cardiolipin in mitochondrial inner-membrane fusion2018

    • 著者名/発表者名
      Ban Tadato、Kohno Hiroto、Ishihara Takaya、Ishihara Naotada
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      巻: 1859 号: 9 ページ: 951-957

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2018.05.016

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ミトコンドリア膜融合GTPase OPA1による膜融合機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      伴 匡人、石原直忠
    • 学会等名
      第71回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 再構成実験によるミトコンドリア内膜融合機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      伴 匡人
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heterotypic action between OPA1 and cardiolipin in mitochondrial fusion2018

    • 著者名/発表者名
      Tadato Ban, Naotada Ishihara
    • 学会等名
      The1st International Mitochondria Meeting for Young Scientist
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Elucidating the mechanism of selective mitochondrial fusion by OPA1 and cardiolipin2018

    • 著者名/発表者名
      Tadato Ban, Naotada Ishihara
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会(日本発生生物学会合同大会)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 膜融合GTPase OPA1によるミトコンドリア膜融合機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      伴 匡人、石原 直忠
    • 学会等名
      平成30年度 日本生化学会 九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ミトコンドリア膜融合ダイナミクスの分子機構2018

    • 著者名/発表者名
      伴 匡人、石原 直忠
    • 学会等名
      レドックス第170委員会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 膜融合GTPaseによるミトコンドリア膜融合メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      伴 匡人、石原 直忠
    • 学会等名
      第91回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elucidating molecular mechanism of OPA1 mediated mitochondrial inner membrane fusion2018

    • 著者名/発表者名
      Tadato Ban, Naotada Ishihara
    • 学会等名
      International Symposium on Mitochondrial Biology and Disease
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Silkworm Biofactory : Silk to Biology, Chapter 11 "Expression and Purification of Mitochondrial Membrane Protein OPA1 for Reconstitution of Membrane Fusion"2018

    • 著者名/発表者名
      Tadato Ban, Naotada Ishihara
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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