ミトコンドリア形成と細胞機能調節に関わる核-ミトコンドリア遺伝子ネットワーク

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13206059
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 三原 勝芳 九州大学, 大学院・医学研究院, 教授 (40029963)
• 研究分担者: 石原 直忠 九州大学, 大学院・医学研究院, 助手 (10325516) ; 小宮 徹 九州大学, 大学院・医学研究院, 助手 (40304802)
• キーワード: ミトコンドリア / 情報伝達 / ミトコンドリア形態形成 / 蛋白質輸送 / 膜透過 / 前駆体蛋白質 / 膜蛋白質 / シグナル認識

研究概要

ミトコンドリア(Mt)形成と細胞機能調節に関して以下の事柄を明らかにした。
Mt蛋白質輸送:(1)ラットMt外膜の輸送装置(TOM複合体)の成分TOM70、TOM40、TOM22を同定しそれぞれの機能解析を行った。チャネル成分であるTOM40については活性を持つ組み替え体を得て特性解析を行った。(2)未知の成分OM5のクローニングを行い機能解析を行っている。(3)N-末アンカー蛋白質TOM20のMt標的化シグナルを解析し、N-末の膜結合領域とその直後の塩基性アミノ酸クラスターによって標的化の特異性が決まることを明らかにした。(4)C-末アンカー蛋白質TOM5のミトコンドリア標的化シグナルをを明らかにした。Mtの形態制御機構:(1)ラット肝臓より2種類のFzo1様蛋白質(Fzo1A、Fzo1B)をクローニングした。両者は組織特異的な発現様式を示す。これらの蛋白質の野生型ならびにGTPase領域の変異型を色々な組み合わせで培養細胞で発現させてMt形態への効果を観察し、哺乳類では両者が協調的に働いてミトコンドリアの融合を制御していることを明らかにした。(2)細胞質局在型のGTPaseであるDrp1とMtの膜間スペースに局在するGTPaseであるOpal(酵母Mgmlのホモローグ)をクローニングし解析している。核-Mt間情報伝達:(1)酵母のts-hsp60株においては非許容温度下でHSP60遺伝子の発現が、またts-hsp10株において非許容温度下でHSP10遺伝子の発現が特異的に促進されることを見出し両遺伝子の応答配列の解析を行っている。(2)マイルドな熱ストレスを負荷した際に変動する遺伝子をDNAマイクロアレイによって解析した。その結果Mtの呼吸系蛋白質とMt生合成に関わる蛋白質をコードする核の遺伝子の発現が著明に抑制される現象を見出した。熱ストレスによってMtが酸化ストレスの発生源となりこれを抑制する為の細胞応答であろうと推測される。

研究成果

• [文献書誌] M.Ii et al.: "Insertion of mitochondrial DNA-encoded F_1F_0-ATPase subunit 8 across the mitochondrial inner membrane in vitro"J. Biol. Chem.. 276. 24704-24712 (2001)
• [文献書誌] Y.Kida et al.: "Amino acid residues before the hydrophobic region which are critical for membrane translocation of the N-terminal domain of synaptotagmin II"FEBS Lett.. 507. 341-345 (2001)
• [文献書誌] S.Yoshimura et al.: "Direct targeting of cis-Golgi matrix proteins to the Golgi apparatus"J. Cell Sci.. 114. 4105-4115 (2001)
• [文献書誌] E.Miyazaki et al.: "NHE6 protein possesses a signal peptide destined for endoplasmic reticulum membrane and localizes in secretory organelles of the cell"J. Biol. Chem.. 276. 49221-49227 (2001)
• [文献書誌] C.Horie et al.: "Characterization of the signal that directs the C-tail anchored proteins to the mammalian mitochondrial outer membrane"Mol. Biol. Cell. 13(in press). (2002)
• [文献書誌] H.Suzuki et al.: "Characterization of rat TOM70 as a receptor of the preprotein translocase of the mitochondrial outer membrane"J. Cell Sci.. 115(in press). (2002)