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ミトコンドリア外膜上で起こる分解経路の生理的意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J00899
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分43030:機能生物化学関連
研究機関京都産業大学

研究代表者

篠田 沙緒里  京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019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 / ミトコンドリア品質管理 / 機能性RNA / RNAseq / ミトコンドリア輸送 / 近位依存性標識法 / 酵母
研究開始時の研究の概要

これまで、タンパク質品質管理の場は細胞質だと考えられていた。一方で、ミトコンドリア外膜に誤局在したタンパク質は、ミトコンドリア表面上で分解されることが報告された。この経路はミトコンドリア表面での品質管理の存在を示唆するが、ミトコンドリア表面での品質管理の詳細な機構は不明な点が多い。酵母から哺乳類まで高く保存されるミトコンドリア外膜唯一のAAA-ATPaseであるMsp1は、タンパク質のアンフォールディングに関与すると考えられるが、その機能は不明であった。本研究は、Msp1の生理的な基質と分解機構の解析を通じて、ミトコンドリア外膜上で起こる品質管理機構の解明と生理的意義の理解を目指す。

研究実績の概要

細胞内小器官の一つであるミトコンドリアは細胞内のエネルギー産生や種々の分子の反応場など様々な役割を担う. これらの機能の維持には, ミトコンドリアの外からタンパク質や脂質を取り込むことが必要である. 一方, 核ゲノムにコードされたRNAもミトコンドリアに輸送されることが複数の生物種で報告されている. しかし, タンパク質や脂質の取り込みと異なり, RNAに関しては,輸送されるRNAの種類や輸送経路, 輸送の生理的意義など多くが不明である. 本研究は, ミトコンドリア内の核コードRNAの機能や輸送機構を明らかにするために, まずミトコンドリア内に輸送されうるRNAを網羅的に検出,同定することを目指した.
前年度から引き続き, ミトコンドリア内のRNAのみをAPEX2を用いてビオチンラベルし(近位依存性標識), RNA-seqによりミトコンドリア内のRNAを同定する系の再現性の確認を行なった. その結果, 再現性よくほとんどのミトコンドリアDNA (mtDNA) にコードされたRNAが,有意にビオチン化濃縮されたRNAとして同定され, この方法がミトコンドリア内のRNAの検出法として有効であることが示された. そしてRNA-seq解析により,mtDNA由来のRNAと同程度に濃縮された核ゲノム由来のRNAのうち再現性の高い遺伝子が複数種同定された. ミトコンドリアへ輸送されるRNAの機能を調べるために遺伝子欠損株を用いた表現系の解析を行なった. ある候補遺伝子において, 遺伝子欠損によりミトコンドリアの膜電位の低下及び酸素消費量の異常が観察された. 本研究によりミトコンドリア内へ輸送されるRNAの厳密な探索が可能となり, また得られた新規輸送RNAはミトコンドリアの機能に必要であることが示唆された.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] GET pathway mediates transfer of mislocalized tail-anchored proteins from mitochondria to the ER2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Shunsuke、Ono Suzuka、Shinoda Saori、Kakuta Chika、Okada Satoshi、Ito Takashi、Numata Tomoyuki、Endo Toshiya
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 221 号: 6 ページ: 202-202

    • DOI

      10.1083/jcb.202104076

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mammalian NSUN2 introduces 5-methylcytidines into mitochondrial tRNAs2019

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Saori、Kitagawa Sho、Nakagawa Shinichi、Wei Fan-Yan、Tomizawa Kazuhito、Araki Kimi、Araki Masatake、Suzuki Takeo、Suzuki Tsutomu
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 47 号: 16 ページ: 8734-8745

    • DOI

      10.1093/nar/gkz575

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] オートファゴソームの静電的成熟2019

    • 著者名/発表者名
      中野沙緒里、山本林、植松真章、板倉英祐、水島昇
    • 学会等名
      第19回東京大学生命科学シンポジウムBioUT
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] オートファゴソームの静電的成熟2019

    • 著者名/発表者名
      中野沙緒里、山本林、植松真章、板倉英祐、水島昇
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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