mtDNA欠損株を用いたヒトの老化とmtDNA突然変異の因果関係の解析

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06833003
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 林 純一 筑波大学, 生物科学系, 助教授 (60142113)
• キーワード: 老化 / mtDNA欠損株 / mtDNA導入 / パーティクルガン / ジーンパルサー / ミトコンドリア呼吸鎖

研究概要

本研究の大きな目的の一つは、老化に伴うミトコンドリアの機能低下の原因がミトコンドリア側の遺伝子の突然変異か核側の遺伝子の突然変異によるのかを明らかにすることである。そこで、実際にHeLa細胞のmtDNA欠損株(mtDNAを全く持たないHeLa細胞)に老化した個体と若い個体の繊維芽細胞のそれぞれのミトコンドリアを脱核・細胞融合法によって導入したトランスフォーマント細胞を分離してミトコンドリアの機能を解析した結果、老化に伴うミトコンドリアの機能低下の原因は核側遺伝子の劣性突然変異によるものであることを強く示唆する結果が得られた。
本研究のもう一つの目的は、これまでmtDNA欠損株への導入が困難であるとされていた組織由来のmtDNAをmtDNA欠損株へ導入する方法の開発である。当初はmtDNAを付着させたタングステン小球を、パーティクルガンを用いてmtDNA欠損株に導入する操作の開発を試みたが、結果としてはこの方法を用いての導入には失敗した。しかし、これと並行して試みたジーンパルサーを用いた導入法はかなり有望であることが明らかになった。現在プラスミドにmrDNAの断片を挿入したものが、マウスの肝臓から調製したミトコンドリア画分に人工的に取り込まれることが確認できており、今後さらに実験条件を整備することによりこの方法の実用化を検討中である。

研究成果

• [文献書誌] Kaneda,H.Hayashi,J.-I.,et al.: "Selective elimination of paternal mtDNA during mouse embryogensis." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (in press). (1995)
• [文献書誌] Hayashi,J.-I.,et al.: "Functional and morphological abnomalities of motochondria in human cells containing mltochondrial DNA with pathogenic point mutations in tRNA genes." J.Biol.Chem.269. 19060-19066 (1994)
• [文献書誌] Hayashi,J.-I.,et al.: "Human mitochondria and mitochondrial genome function as a single dynamic cellular unit." J.Cell Biol.125. 43-50 (1994)
• [文献書誌] Hayashi,J.-I.,et al.: "Nuclear but not mitochondrial genome involvement in human age-related mitochondrial dysfunction." J.Biol.Chem. 269. 6878-6883 (1994)
• [文献書誌] Hayashi,J.-I.,et al.: "Complete depletion of mitochondrial DNA throughout mitochondria in mitochondrial DNA-less HeLa cells." Life Science Advances. 13. 63-67 (1994)
• [文献書誌] 林純一: "ミトコンドリア病:ミトコンドリアの体細胞遺伝学" 最新医学. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] 林純一: "ヒトのミトコンドリアとミトコンドリアゲノムは機能的に連続した一つの単位として働く" 蛋白質核酸酵素. 40. 143-150 (1995)
• [文献書誌] 林純一: "P^OHeLa細胞によるミトコンドリアの病因性突然変異の解析" 細胞工学. 13. 920-927 (1994)