哺乳動物細胞のミトコンドリア融合・分裂の制御と個体における生理的意義

• 研究課題/領域番号: 26291044
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 久留米大学
• 研究代表者: 石原 直忠 久留米大学, 分子生命科学研究所, 教授 (10325516)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: ミトコンドリア / オルガネラ / 膜融合 / 膜分裂 / GTPase / 細胞・組織 / 生体分子 / 膜形成

研究成果の概要

ミトコンドリアは細胞内で融合と分裂を繰り返しながらそのバランスの基に形態を動的に維持している。我々は哺乳動物ミトコンドリアの融合と分裂を制御するGTPase及びその関連因子を同定・解析することで分子理解を進めている。一方、分裂因子Drp1の遺伝子欠損マウスを構築し解析することにより、個体の発生・分化における生理的意義の解明を目指して研究を行っている。その結果、心筋の形成・機能維持におけるミトコンドリアダイナミクスの機能や、卵形成・成熟におけるミトコンドリア分裂の機能を明らかにした。さらに、ミトコンドリアの融合と分裂のバランスの制御の分子機構の解明や、新規関連因子の同定を進めることができた。

研究成果

• [雑誌論文] PARL paves the way to apoptosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Ishihara and K. Mihara.
  • 雑誌名: Nat. Cell Biol. 巻: 19 号: 4 ページ: 263-265
  • DOI: 10.1038/ncb3504
  • 国際共著
• [雑誌論文] ミトコンドリア形態変化の生理的意義 (2017)
  • 著者名/発表者名: 伴 匡人、尾上 健太、石原 直忠
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 260 ページ: 18-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] D-Glutamate is metabolized in the heart mitochondria. (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Ariyoshi, M. Katane, K. Hamase, Y. Miyoshi, M. Nakane, A. Hoshino, Y. Okawa, Y. Mita, S. Kaimoto, M. Uchihashi, K. Fukai, K. Ono, S. Tateishi, D. Hato, R. Yamanaka, S. Honda, Y. Fushimura, E. Iwai-Kanai, N. Ishihara, M. Mita, H. Homma, and S. Matoba.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 43911-43911
  • DOI: 10.1038/srep43911
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct types of protease systems are involved in homeostasis regulation of mitochondrial morphology via balanced fusion and fission. (2016)
  • 著者名/発表者名: Saita S, Ishihara T, Maeda M, Iemura S, Natsume T, Mihara K, Ishihara N.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 21(5) 号: 5 ページ: 408-424
  • DOI: 10.1111/gtc.12351
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct types of protease systems are involved in homeostasis regulation of mitochondrial morphology via balanced fusion and fission. (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Saita, T. Ishihara, M.Maeda, S. Iemura, T. Natsume, K. Mihara and N. Ishihara.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 21 号: 1 ページ: 408-424
  • DOI: 10.1038/srep28331
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synaptic dysfunction, memory deficits and hippocampal atrophy due to ablation of mitochondrial fission in adult forebrain neurons. (2016)
  • 著者名/発表者名: B. Oettinghaus, J. Schulz, L. Restelli, C. Savoia, A. Schmidt, K. Schmitt, A. Grimm, L. Morè, J. Hench, M. Tolnay, A. Eckert, P. D'Adamo, P. Franken, N. Ishihara, K. Mihara, J. Bischofberger, L. Scorrano, S. Frank.
  • 雑誌名: Cell Death Differ. 巻: 23 号: 1 ページ: 18-28
  • DOI: 10.1038/cdd.2015.39
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ミトコンドリアのダイナミクスとその生理機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 太田 あずさ、伴 匡人、石原 直忠
  • 雑誌名: 脳21 巻: 19 ページ: 211-216
• [雑誌論文] COX assembly factor ccdc56 regulates mitochondrial morphology by affecting mitochondrial recruitment of Drp1. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ban-Ishihara R, Tomohiro-Takamiya S, Tani M, Baudier J, Ishihara N, and Kuge O
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 589 号: 20PartB ページ: 3126-3132
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2015.08.039
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Disruption of mitochondrial fission in the liver protects mice from diet-induced obesity and metabolic deterioration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wang L, Ishihara T, Ibayashi Y, Tatsushima K, Setoyama D, Hanada Y, Takeichi Y, Sakamoto S, Yokota S, Mihara K, Kang D, Ishihara N, Takayanagi R, Nomura M
  • 雑誌名: Diabetologia 巻: 58 号: 10 ページ: 2371-2380
  • DOI: 10.1007/s00125-015-3704-7
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CDK5 phosphorylates DRP1 and drives mitochondrial defects in NMDA-induced neuronal death. (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Jahani-Asl, E. Huang, I. Irrcher, J. Rashidian, N. Ishihara, DC. Lagace, RS. Slack, DS. Park.
  • 雑誌名: Hum. Mol. Genet. 巻: 24 号: 16 ページ: 4573-4583
  • DOI: 10.1093/hmg/ddv188
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Physiological roles of mitochondrial fission in cultured cells and mouse development. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishihara T, Kohno H, Ishihara N.
  • 雑誌名: Ann N Y Acad Sci. 巻: 1350 号: 1 ページ: 77-81
  • DOI: 10.1111/nyas.12848
  • 査読あり
• [雑誌論文] ミトコンドリア分裂の生理機能とその破綻 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 254 ページ: 433-439
• [雑誌論文] ミトコンドリアのダイナミクスとその役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 雑誌名: 数研出版 サイエンスネット 巻: 52 ページ: 2-5
• [雑誌論文] Dynamics of mtDNA nucleoids regulated by mitochondrial fission is essential for maintenance of homogeneously active mitochondria during neonatal heart development. (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ishihara, R. Ban-Ishihara, M. Maeda, Y. Matsunaga, A. Ichimura, S. Kyogoku, H. Aoki, S. Katadam K. Nakada, M. Nomura, N. Mizushima, K. Mihara, and N. Ishihara
  • 雑誌名: Molecular Cell Biology 巻: 35 号: 1 ページ: 211-223
  • DOI: 10.1128/mcb.01054-14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A role for the ancient SNARE syntaxin 17 in regulating mitochondrial division. (2015)
  • 著者名/発表者名: Arasaki K., Shimizu H., Mogari H., Nishida N., Hirota N., Furuno A., Kudo Y., Baba M., Baba N., Cheng J., Fujimoto T., Ishihara N., Ortiz-Sandoval C., Barlow L., Raturi A., Dohmae N., Wakana Y., Inoue H., Tani K., Dacks J., Simmen T., Tagaya M.
  • 雑誌名: Dev. Cell. 巻: 32 ページ: 304-317
  • 査読あり
• [雑誌論文] ミトコンドリア分裂因子Drp1は細胞小器官のダイナミックな再編成を通して卵子の質を維持する (2015)
  • 著者名/発表者名: 宇田川 理、石原 直忠
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 34 ページ: 82-83
• [雑誌論文] ミトコンドリアの融合と分裂：その意義と制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伴 匡人、後藤 雅史、石原 直忠
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 53 ページ: 27-33
  • NAID: 130005113831
• [雑誌論文] Synaptic dysfunction, memory deficits and hippocampal atrophy due to ablation of mitochondrial fission in adult forebrain neurons. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oettinghaus B., Schulz J., Restelli L., Savoia C., Schmidt A., Schmitt K., Grimm A., Morè L., Hench J., Tolnay M., Eckert A., D'Adamo P., Franken P., Ishihara N., Mihara K., Bischofberger J., Scorrano L. Frank S.
  • 雑誌名: Cell Death Differ. 巻: 未
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial Fission Factor Drp1 Maintains Oocyte Quality via Dynamic Rearrangement of Multiple Organelles (2014)
  • 著者名/発表者名: O Udagawa, T Ishihara, M Maeda, Y Matsunaga, S Tsukamoto, N Kawano, K Miyado, H Shitara, S Yokota, M Nomura, K Mihara, N Mizushima, N Ishihara
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 24 号: 20 ページ: 2451-2458
  • DOI: 10.1016/j.cub.2014.08.060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細胞と組織におけるミトコンドリアの形態制御機構と役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原 孝也、石原 直忠
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 65 ページ: 299-303
• [学会発表] Molecular basis of selective mitochondrial fusion by heterotypic action between OPA1 and cardiolipin (2017)
  • 著者名/発表者名: Tadato Ban and Naotada Ishihara
  • 学会等名: International Symposium on Autophagy
  • 国際学会
• [学会発表] ミトコンドリアの膜とゲノムの協調的な形態制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伴匡人、石原孝也、太田あずさ、石原直忠
  • 学会等名: 第３９回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 成長期の骨格筋におけるDrp1の機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一村 紋佳、石原 孝也、石原 直忠
  • 学会等名: 第３９回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ミトコンドリアの膜とmtDNAのダイナミクスを制御する因子の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原 孝也、石原 直忠
  • 学会等名: 第３９回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] OPA1プロテオリポソームによるミトコンドリア内膜融合機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伴匡人、石原直忠
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-09-27
• [学会発表] ミトコンドリアのGTPaseタンパク質による融合と分裂の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原直忠、河野裕翔、太田あずさ、伴匡人、石原孝也
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] ミトコンドリアの融合と分裂のバランス制御とその分子機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原直忠、伴匡人、河野裕翔、石原孝也
  • 学会等名: 第68回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-06-16
  • 招待講演
• [学会発表] 個体内でのミトコンドリアの融合と分裂の意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第16回日本抗加齢医学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-06-11
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアの動的な形態制御とその意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 発表場所: 郡山
  • 年月日: 2016-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアの膜とDNAの協調的かつ動的な制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 孝也、石原 直忠
  • 学会等名: BMB2015（第38回日本分子生物学会、第88回日本生化学会)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] ミトコンドリアは生きている (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第15回日本ミトコンドリア学会年会 市民公開講座
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2015-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] オーバービュー（基礎科学） (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第15回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2015-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] Roles of mitochondrial dynamics in mammalian development/differentiation. Molecular Mitochondria (2015)
  • 著者名/発表者名: Naotada Ishihara
  • 学会等名: Joint Seminar of Young Finnish‐Japanese Mitoscientists
  • 発表場所: Helsinki
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアの動的な形態制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第45回(2015)新潟神経学夏期セミナー
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2015-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳動物細胞におけるミトコンドリアの融合と分裂の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-06-30
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリア核様体ダイナミクスの分子機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原（伴）玲子，石原 直忠
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] ミトコンドリアの融合と分裂の生理的意 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 直忠
  • 学会等名: 第120回日本解剖学会総会・全国学術集会、第92回日本生理学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] リコンビナントOPA1Lによるミトコンドリア内膜融合機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伴匡人、石原直忠
  • 学会等名: 第14回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] ミトコンドリア核様体ダイナミクスの分子機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原玲子、石原直忠
  • 学会等名: 第14回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] mtDNA分布制御を介した心筋細胞成熟におけるミトコンドリア分裂の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原孝也、石原玲子、一村紋佳、三原勝芳、石原直忠
  • 学会等名: 第14回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] Physiological roles of mitochondrial fission in cultured cells and in mice development (2014)
  • 著者名/発表者名: Naotada Ishihara, Reiko Ban-Ishihara, Takaya Ishihara, Tadato Ban
  • 学会等名: 11th Conference of the Asian Society of Mitochondrial Research and Medicine (ASMRM 2014)
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2014-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアのダイナミクスによる細胞機能制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原直忠、伴匡人、石原孝也、石原（伴）玲子、前田 真希
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] OPA1プロテオリポソームによるミトコンドリア内膜融合機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伴匡人、石原直忠
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
• [学会発表] Dynamics of mtDNA nucleoid regulated by mitochondrial fission contributes to cristae reformation, release of cytochrome c, and heart development (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaya Ishihara, Reiko Ban-Ishihara and Naotada Ishihara
  • 学会等名: EuroMit 2014
  • 発表場所: Tampere, Finland
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-19
• [学会発表] 哺乳動物細胞におけるミトコンドリアの融合と分裂の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細田將太郎、石原孝也、石原（伴）玲子、伴匡人、石原直忠
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2014-06-12
• [備考] 久留米大学 分子生命科学研究所 高分子化学研究部門
  • URL: http://mitochondria.jp/
• [備考] 久留米大学 分子生命科学研究所
  • URL: http://www.lsi.kurume-u.ac.jp/