| 研究課題/領域番号 |
21K06054
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43020:構造生物化学関連
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| 研究機関 | 久留米大学 |
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研究代表者 |
伴 匡人 久留米大学, 分子生命科学研究所, 准教授 (00579667)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ミトコンドリア / 膜融合 / GTPase / 再構成 / バキュロウイルス発現 / カイコ / GTP / カルジオリピン / リポソーム / 試験管内再構成 / mitofusin / 脂質膜 / in vitro再構成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞内のエネルギー生産を担うミトコンドリアは、融合と分裂によりその形態を制御している。形態制御はミトコンドリア機能と密接に相関しており、その不全は細胞機能の喪失や病気の原因となる。膜融合因子としてGTP加水分解タンパク質 Mfnが同定されているが、比較的大型の膜蛋白質であるために、構造生物化学に基づく研究がほとんど行われず、その作用機構は長らく解析されてこなかった。本研究では、組換えMfnと人工脂質膜を使った膜融合反応のin vitro再構成アッセイにより、「Mfnの膜結合・融合の駆動力」を明らかにし、ミトコンドリア外膜融合の分子機構理解を飛躍的に発展させることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
ミトコンドリアは、エネルギーや生体分子の代謝、細胞死の制御など多彩な機能を持つ細胞内小器官である。ミトコンドリア間の融合・分裂は、ミトコンドリアの機能発現と密接に結びついている。本研究では、精製タンパク質と人工脂質二重膜小胞を用いた解析から、ミトコンドリア膜融合の駆動力を明らかにし、分子メカニズムの理解を深めることを目的とした。期間内の研究から、ミトコンドリア膜融合を制御するGTP加水分解タンパク質Mfn2が、タンパク質として単独で膜融合活性を持ち、GTP加水分解がその駆動力になることを明らかにした。さらにミトコンドリアに局在する脂質カルジオリピンが、膜融合に寄与することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、ミトコンドリアの機能発現の根幹の1つであるミトコンドリア膜融合の分子メカニズムの解明を目的としたものである。今回の研究から、膜融合のおけるGTP加水分解タンパク質Mfn2の駆動メカニズム、脂質組成の寄与を明らかにすることができた。ミトコンドリア膜の融合・分裂によるミトコンドリアの動的制御は、エネルギー代謝、細胞死、自然免疫の制御などに関連する。さらに動的制御の破綻が、神経変性疾患、がん、糖尿病などに観察される。本研究から得られた結果は、ミトコンドリアの生理機能、病気の発症機構の理解につながり、広く社会に還元できるものであると考えられる。
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