ミトコンドリア蛋白質の翻訳異常に伴う活性酸素の産生と細胞周期連関

• 研究領域: 活性酸素のシグナル伝達機能
• 研究課題/領域番号: 21117511
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 康 東天 九州大学, 医学研究院, 教授 (80214716)
• 研究分担者: 内海 健 九州大学, 大学院・医学研究院, 准教授 (80253798) ; 神吉 智丈 九州大学, 大学病院, 助教 (50398088) ; 高崎 伸也 九州大学, 大学病院, 助教 (90435149)
• 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: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: ミトコンドリアDNA / 遺伝子診断 / 活性酸素 / リボソーム / ミトコンドリア病 / 翻訳

研究概要

ミトコンドリアには独自のゲノムがあり、電子伝達系に関わる蛋白を13コードしている。ミトコンドリアDNA維持機構は厳重に調整されていることが考えられているがその分子機構は明らかでない。我々はミトコンドリアDNA維持に関るTFAMに注目しTFAMに結合する蛋白を免疫沈降法で多数同定してきた。このうちERAL-1に着目しその機能解析を行った。本研究ではミトコンドリアDNA維持と翻訳に関わるERAL1およびp32蛋白質の機能について研究した。(方法と結果)(1)ERAL1に結合するRNA、蛋白を免疫沈降法で確認したところ、ERAL1はミトコンドリア12S rRNAと結合することを見出し、さらにミトコンドリア翻訳因子と多数結合することを見出した。sucrose gradientによるERAL1の局在はリボソーム小サブユニットと共局在していた。ERAL1 siRNAをHeLa細胞に処理したところミトコンドリア膜電位の低下を観察した。さらにROSの産生増加を確認した。ERAL1ノックダウンにより細胞はG2/M arrest, apoptosisを起こすことを見出した。これらの結果はERAL1はミトコンドリアリボソーム小サブユニットに結合し翻訳を制御することを示唆している。(2)p32の全身ノックアウトマウスを作製したところ、胎生10週前後で致死であった。この胎児マウスからMEF細胞株を樹立し、ミトコンドリア機能を測定したところ、電子伝達系活性が激減し、おそらくそれに付随してと思われるROSの産生増加を見出した。活性低下はmtDNAコード蛋白質の翻訳障害が原因であった。現在の所、p32はミトコンドリアリボソームにmRNAを結合させ翻訳を開始させる経路に必要であることを示唆する結果を得ている。

研究成果

• [雑誌論文] Structure of the membrane domain of human erythrocyte anion exchanger 1 revealed by electron crystallography. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, T., Ikeda, Y., Abe, Y., Kuma, H., Kang, D., Hamasaki, N., Hirai, T.
  • 雑誌名: J Mol Biol 巻: 397 ページ: 179-189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helical image reconstruction of the outward-open human erythrocyte band 3 membrane domain in tubular crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, T., Fujii, T., Abe, Y., Hirai, T., Kang, D., Namba, K., Hamasaki, N., Mitsuoka, K.
  • 雑誌名: J Struct Biol 巻: 169 ページ: 406-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] ERAL1 is associated with mitochondrial ribosome and elimination of ERAL1 leads to mitochondrial dysfunction and growth retardation (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi, T., Ohgaki, K., Yagi, M., Aoki, Y., Sakai, A., Matsumoto, S., Kang, D
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 38 ページ: 5554-5568
  • NAID: 120005227389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geographic distribution of fluoroquinolone-resistant Escherichia coli strains in Asia (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Mochimaru, T., Morokuma, Y., Kiyosuke, M., Fujise, M., Eto, F., Harada, Y., Kadowaki, M., Shimono, N., Kang, D.
  • 雑誌名: Int J Antimicrob Agents 巻: 35 ページ: 387-391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clonal spread in Eastern Asia of ciprofloxacin-resistant Escherichia coli serogroup O25 strains, and associated virulence factors. Int (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Mochimaru, T., Morokuma, Y., Kiyosuke, M., Fujise, M., Eto, F., Eriguchi, Y., Nagasaki, Y., Shimono, N., Kang, D.
  • 雑誌名: J Antimicrob Agents 巻: 35 ページ: 444-450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation of His 834 in human anion exchanger 1 affects substrate binding (2010)
  • 著者名/発表者名: Takazaki, S., Abe, Y., Yamaguchi, T., Yagi, M., Ueda, T., Kang, D., Hamasaki, N
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1798 ページ: 903-908
  • 査読あり
• [雑誌論文] PLEDs in an infant with congenital protein C deficiency : a case report (2010)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi, K., Akiyoshi, K., Okazaki, N., Yamada, H., Suzuki, M., Maeda, T., Suenobu S., Izumi, T., Kang, D.
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol 巻: 121 ページ: 800-801
  • 査読あり
• [雑誌論文] IFCC reference procedures for measurement of the catalytic concentrations of enzymes : corrigendum, notes and useful advice (2010)
  • 著者名/発表者名: Schumann, G., Canalias, F., Joergensen, P.J., Kang, D., Lessinger, J.M., Klauke, R
  • 雑誌名: Clin Chem Lab Med 巻: 48 ページ: 615-621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial single-stranded DNA binding protein is required for maintenance of mitochondrial DNA and 7S DNA but is not required for mitochondrial nucleoid organisation (2010)
  • 著者名/発表者名: Ruhanen, H., Borrie, S., Szabadkai, G., Tyynismaa, H., Jones, A.W., Kang, D., Taanman, J.W., Yasukawa, T
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1803 ページ: 931-939
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutation of His 834 in human anion exchanger 1 affects substrate binding. Biochim (2010)
  • 著者名/発表者名: Takazaki, S., et al.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 1798 ページ: 903-908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helical image reconstruction of the outward-open human erythrocyte band 3 membrane domain in tubular crystals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, T., et al.
  • 雑誌名: J Struct Biol 169 ページ: 406-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the membrane domain of human erythrocyte anion exchanger 1 revealed by electron crystallography. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, T., et al.
  • 雑誌名: J Mol Biol 397 ページ: 179-189
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA conformation-dependent activities of human mitochondrial RNA polymerase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukuoh, A., et al.
  • 雑誌名: Genes Cells 14 ページ: 1029-1042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a new measurement method for serum calcium with chlorophosphonazo-III. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hokazono, E., et al.
  • 雑誌名: Ann Clin Biochem 46 ページ: 296-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fulminant sepsis/meningitis due to Haemophilus influenzae in a protein C-deficient heterozygote treated with activated protein C therapy. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishimura, M., et al.
  • 雑誌名: Eur J Pediatr 168 ページ: 673-677
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-dose penicillin G-treatment causes underestimation of serum albumin measured by a modified BCP method. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ono, M., et al.
  • 雑誌名: Clin. Chim. Acta 407 ページ: 75-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human heart mitochondrial DNA is organized in complex catenated networks containing abundant four-way junctions and replication forks. (2009)
  • 著者名/発表者名: Pohjoismaki, J.L., et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 284 ページ: 21446-21457
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association of a novel mitochondrial protein M19 with mitochondrial nucleoids. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sumitani, M., et al.
  • 雑誌名: J Biochem 146 ページ: 725-732
  • 査読あり
• [学会発表] Aging and mitochondrial dysfunction (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang, D.
  • 学会等名: The 11th annual meeting for Southern district of the Korean Society for Laboratory Medicine
  • 発表場所: Pusan, Korea
• [学会発表] TFAM-associated proteins that are involved in mitochondrial RNA metabolisms (2010)
  • 著者名/発表者名: Kang, D
  • 学会等名: The 7th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [備考]
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/cclm/kyositu/index.html