| 研究課題/領域番号 |
22K19412
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分48:生体の構造と機能およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人国立がん研究センター |
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研究代表者 |
荒川 博文 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (70313088)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 液-液相分離 / 液滴 / membrane-less organelles / ミトコンドリア / p53 / がん抑制 / カルジオリピン / 代謝反応 / 相分離 / 非膜オルガネラ / 代謝連続反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞における人為的代謝制御法の開発は人類の夢である。我々はMieapタンパク質がミトコンドリアに膜のないオルガネラ（Mieap液滴）を形成し、ミトコンドリアに特異的なリン脂質であるカルジオリピンの代謝反応（生合成とリモデリング）を区画化・促進している可能性を見出した。Mieap液滴はカルジオリピンの代謝を促進してミトコンドリアのエネルギー産生を上昇させ酸化ストレスを抑制することで健常なミトコンドリア機能を維持し老化や疾患の予防に重要である。本研究は、Mieap液滴による代謝連続反応制御のメカニズムを解明し、さらにそれを応用することで人為的代謝制御法を開発し、人類の健康長寿社会への貢献を目指す。
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| 研究実績の概要 |
細胞における人為的代謝制御法の開発は人類の夢である。我々はMieapタンパク質がミトコンドリアに膜のないオルガネラ（Mieap液滴）を形成し、ミトコンドリアに特異的なリン脂質であるカルジオリピンの代謝反応（生合成とリモデリング）を区画化・促進している可能性を見出した。Mieap液滴はカルジオリピンの代謝を促進して、ミトコンドリアのエネルギー産生を増加させ、逆に酸化ストレスを抑制することで、健常なミトコンドリア機能の実行を保証する。この機能は老化や疾患の予防に大変重要と考えられる。本研究課題では、Mieap液滴による代謝連続反応制御のメカニズムを解明し、その応用による人為的代謝制御法を開発することで、人類の健康長寿社会への貢献を目指す。具体的には（１）カルジオリピン代謝酵素（TAMM41, PGS1, CRLS1, PTPMT1, CRLS1, TAZ, PLA2G6）とMieap液滴の関係、（２）Mieap液滴内の構成分子の解明、（３）生理的Mieap液滴の可視化、（４）Mieap液滴の誘導分子の同定、に関して研究を進める。これまでの成果として、生細胞イメージング解析により、Mieapタンパク質の比較的限定されたN末端領域にカルジオリピン代謝酵素が結合し代謝反応を促進している可能性と、カルジオリピン代謝酵素とMieapタンパク質のN末端領域の結合には、ある種の介在分子が存在している可能性を明らかにした。今後はこれまでの解析に加え、C末端領域と脂質の結合に関して解析を進める予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
（１）生細胞イメージングによるカルジオリピン代謝酵素のMieap液滴内への取り込みの解析： EGFP融合カルジオリピン代謝酵素とRPF融合Mieapの領域欠失変異体発現ベクターを用いてMieap液滴内への各種カルジオリピン代謝酵素の相分離の状況を解析している。
（２）生理的Mieap液滴の可視化によるカルジオリピン代謝の時空間的ダイナミックな誘導条件の解析：生理的Mieap液滴を可視化するために、蛍光タンパク質mNeonGreenのcDNAをゲノムMieap遺伝子座にノックインした細胞株を作成した。この細胞株を用いて、ガンマ線照射・抗がん剤投与・低酸素など様々なストレスに対するMieap液滴の誘導条件について解析している。
（３）カルジオリピン代謝活性化剤のスクリーニング：カルジオリピン代謝活性化剤開発のために、Mieap液滴形成を誘導する候補化合物のスクリーニングを行う。この目的のためにノックイン細胞株を樹立した。
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| 今後の研究の推進方策 |
Mieapタンパク質のN末端領域のさらなる詳細な解析を進め、カルジオリピン代謝酵素とMieapタンパク質の会合様式の解明を目指す。加えて、C末端領域へのカルジオリピン関連脂質の結合に関して、網羅的なリピドミクス解析を行い、Mieap結合脂質の検証を進める。
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