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NLRP3依存的炎症応答に必須なミトコンドリアゲノム複製促進の分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K20640
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0701:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

加生 和寿  九州大学, 薬学研究院, 助教 (90726019)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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: 1,560千円 (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 / mtDNA / 複製 / NLRP3 / mtDNA複製 / 炎症 / 試験管内再構成 / 試験管内解析 / 複製開始 / コピー数
研究開始時の研究の概要

NLRP3インフラマソームを介した炎症反応において、免疫細胞が細菌由来物質LPSに曝露されることでミトコンドリアゲノムmtDNAの速やかな複製とコピー数増加が誘導され、NLRP3活性化に必須のmtDNA由来シグナルが産生される。一方で、炎症時におけるmtDNA複製の促進機構は未解明である。本研究では二次元ゲル電気泳動法や試験管内でのmtDNA複製再構成実験などの手法を用いてmtDNA複製の促進機構を詳細に解析し、NLRP3炎症制御の全容解明を目指す。本研究によりNLRP3炎症時のmtDNA複製制御機構が解明されれば、炎症応答に起因する疾患に対する創薬に繋がる。

研究成果の概要

NLRP3インフラマソームを介した炎症誘導は病原菌に対する恒常性維持に必須の自然免疫系の一種である。免疫細胞が細菌由来リポ多糖LPSなどを感知することでミトコンドリアゲノム(mtDNA)のコピー数が約3倍に増加する。次いでさらなるmtDNA修飾によりNLRP3活性化に必須のmtDNA由来シグナルが産生される。一方で、炎症時mtDNA複製様式は解析されておらず、その制御機構は未解明である。本研究ではLPS刺激時におけるmtDNAコピー数制御に関する解析を進めた。加えて、ミトコンドリア由来蛋白質抽出液と精製mtDNAとを混ぜることにより試験管内mtDNA複製系を部分的に構築することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はNLRP3炎症反応の起点となるLPS依存的mtDNA複製における複製モードとその制御様式の解明を目指す初の試みであり新規性、独自性が高い。加えて、NLRP3炎症反応の制御因子としてmtDNA複製促進に必須な因子を探索するというアプローチも独創的と言える。本研究を基盤にして新規NLRP3制御因子が同定されれば、神経変性疾患などの炎症過剰亢進に起因する疾患の治療薬ターゲットの創造に繋がる。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

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 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Concerted actions of DnaA complexes with DNA-unwinding sequences within and flanking replication origin oriC promote DnaB helicase loading2022

    • 著者名/発表者名
      Sakiyama Yukari、Nagata Mariko、Yoshida Ryusei、Kasho Kazutoshi、Ozaki Shogo、Katayama Tsutomu
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 298 号: 6 ページ: 102051-102051

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102051

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TFB2M and POLRMT are essential for mammalian mitochondrial DNA replication2022

    • 著者名/発表者名
      Inatomi Teppei、Matsuda Shigeru、Ishiuchi Takashi、Do Yura、Nakayama Masunari、Abe Shusaku、Kasho Kazutoshi、Wanrooij Sjoerd、Nakada Kazuto、Ichiyanagi Kenji、Sasaki Hiroyuki、Yasukawa Takehiro、Kang Dongchon
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research

      巻: 1869 号: 1 ページ: 119167-119167

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2021.119167

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脊椎動物型ミトコンドリアゲノム複製開始の進化的起源に迫る2022

    • 著者名/発表者名
      加生 和寿、片山 勉
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of replication initiation timing by timely binding and dissociation of the nucleoid protein IHF in Escherichia coli2022

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Kasho, Taku Oshima, Onuma Chumsakul, Kensuke Nakamura, Kazuki Fukamachi, Kazuyuki Fujimitsu, and Tsutomu Katayam
    • 学会等名
      遺伝研国際シンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PrimPol-PolDIP2 複合体によるミトコンドリアゲノム維持の分子機構2021

    • 著者名/発表者名
      加生 和寿, Gorazd Stojkovic, Mara Doimo, Berner Andreas, Cristina Velazquez-Ruiz, Maria I. Martinez-Jimenez, Timothee Laurent, Aldo E. Perez-Rivera, Luis Blanco, Sjoerd Wanrooij
    • 学会等名
      第26回 DNA複製・組換え・修復ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸菌の核様体蛋白質IHFはゲノム複製開始時期において複製開始点oriCとの結合が特異的に安定化される2021

    • 著者名/発表者名
      加生 和寿、大島 拓、Onuma Chumsakul、中村 健介、深町 和貴、片山 勉
    • 学会等名
      第94回 日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ユニークな多機能蛋白質PolDIP2によるPrimPol依存的ミトコンドリアゲノム維持の新規制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      加生 和寿, Anais Lamy, Andreas Berner, Tran Nguyen, Gorazd Stojkovic, Cristina Velazquez-Ruiz, Maria Isabel Martinez-Jimenez, Mara Doimo, Timothee Laurent, Aldo E. Perez-Rivera, Ronnie Berntsson, Luis Blanco, and Sjoerd Wanrooij
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-01-30  

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