ミトコンドリア分裂実行因子Drp1の膜分裂サイト集積化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21770214
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 大寺 秀典 九州大学, 医学研究院, 助教 (40380612)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 生体膜 / ミトコンドリア / 高分子量GTPase / 膜ダイナミズム / アポトーシス

研究概要

ミトコンドリアは融合・分裂により形態を維持し、細胞骨格に沿って細胞内に適切に配送と配置され細胞内エネルギー産生、カルシウムシグナル伝達、アポトーシスに重要な役割を果たす。ミトコンドリアの分裂は、細胞内の必要な場所にミトコンドリアを適切に配置するために必要であり、特に極性を有する神経細胞、あるいは免疫細胞などの機能発現に必須な反応であると考えられている。高分子量GTPaseであるDrplは、細胞質からミトコンドリアの切断面(分裂サイト)にリクルート/集積化され、自己会合により収縮環を形成して膜を切断する。酵母では、Drp1はアダプタータンパク質Mdv1/Caf4を介して、ミトコンドリア膜タンパク質Fis1と相互作用して分裂サイトに集積する。しかし、哺乳動物細胞では、(1)Fis1の発現をRNA干渉(RNAi)で抑制しても、分裂サイトへのDrp1集積化には影響ないこと、(2)Mdv1/Caf4(アダプタータンパク質)相同遺伝子が見当たらないことから、哺乳動物細胞には酵母とは異なるDrp1集積化機構の存在が示唆されていた。最近私達は、哺乳動物細胞におけるミトコンドリア分裂サイトへのDrp1の集積化に、ミトコンドリア外膜タンパク質Mffが働くことを明らかにした。生化学的および細胞生物学的解析から、MffはDrp1よりも前にミトコンドリア膜上に不均一に存在するなど、分裂サイトの初期形成過程に関わることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Mechanism and Physiologic Functions of Mitochondrial Dynamics. (2011)
  • 著者名/発表者名: Otera H, Mihara K.
  • 雑誌名: J Biochem. Jan 13(149) ページ: 241-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular mechanisms and physiologic functions of mitochondrial dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Otera H, Mihara K
  • 雑誌名: J Biochem 巻: Vol.149 ページ: 241-251
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mff is an essential factor for recruitment of Drpl during mitochondrial fission in mammalian cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Otera H, Wang C, Cleland MM, Setoguchi K, Yokota S, Youle RJ, Mihara K.
  • 雑誌名: J.Cell.Biol. Dec 13(191) ページ: 1141-1158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mff is an essential factor for mitochondrial recruitment of Drp1 during mitochondrial fission in mammalian cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Otera H, Wang C, Cleland MM, Setoguchi K, Yokota S, Youle RJ, Mihara K
  • 雑誌名: J Cell Biol 巻: Vol.191 ページ: 1141-1158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial fission factor Drpl is essential for embryonic development and synapse formation in mice. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara N, Nomura M, Jofuku A, Kato H, Suzuki SO, Masuda K, Otera H, Nakanishi Y, Nonaka I, Goto YI, Taguchi N, Morinaga H, Maeda M, Takayanagi R, Yokota S, Mihara K.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. Aug 11(8) ページ: 958-966
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial fission factor Drpl is essential for embryonic development and synapse formation in mice (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishihara N, Nomura M, Jofuku A, Kato H, Suzuki SO, Masuda K, Otera H, Nakanishi Y, Nonaka I, Goto Y, Taguchi N, Morinaga H, Maeda M, Takayanagi R, Mihara K
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 8 ページ: 958-966
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovery of membrane receptor for mitochondrial fission GTPase Drpl.
  • 著者名/発表者名: Otera H, Mihara K.
  • 雑誌名: Small GTPases in press
  • 査読あり
• [学会発表] ミトコンドリア分裂因子Mffのミトコンドリア分裂における役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、三原勝芳
  • 学会等名: 日本細胞生物学会
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Mitochondrial fission factor Mff recruits Drp1 to the mitochondrial scission site and mediates mitochondrial fission. (2010)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、三原勝芳
  • 学会等名: 日本細胞生物学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-05-21
• [学会発表] Physiological significance of mitochondrial fission in apoptosis progression (2009)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、三原勝芳
  • 学会等名: 日本分子生物学会大会
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Physiological significance of mitochondrial fission in apoptosis progression (2009)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、三原勝芳
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜市・パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] ミトコンドリア分裂因子Mff～ミトコンドリア分裂/アポトーシスにおける役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、三原勝芳
  • 学会等名: 特定領域研究く蛋白質の社会>班会議
  • 年月日: 2009-11-12
• [図書] 膜貫通ドメインによる膜タンパク質の選別輸送実験医学 Vbl.28, No.13 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、三原勝芳、瀬戸口喜代子
• [図書] ミトコンドリア膜構造変化とアポトーシス細胞工学 Vbl.29, No.5 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、岡敏彦
• [図書] 細胞工学(ミトコンドリア膜構造変化とアポトーシス制御) (2010)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、岡敏彦
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] 実験医学(膜貫通ドメインによる膜タンパク質の選別輸送) (2010)
  • 著者名/発表者名: 大寺秀典、瀬戸口喜代子、三原勝芳
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 羊土社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/seisaseibutu/people/otera.html
• [備考]
  • URL: http://www.protein.bio.titech.ac.jp/result.html