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2016 年度 実施状況報告書

ミトコンドリアtRNA修飾の分子基盤及び生理機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K08178
研究機関熊本大学

研究代表者

魏 范研  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (90555773)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードミトコンドリア / tRNA / 修飾 / 代謝
研究実績の概要

平成28年度では、Cdk5rap1によるミトコンドリアtRNAのチオメチル化修飾の生理機能について、Cdk5rap1欠損マウスを用いて解析した。Cdk5rap1欠損マウスは、野生型マウスと同様に成長し、身長と体重も野生型マウスと全く差が見られなかった。Cdk5rap1欠損マウスの骨格筋や心筋からミトコンドリアを単離し、ウェスタンブロット法によりミトコンドリアのタンパク量を測定した。その結果、野生型マウス由来のミトコンドリアと比べてCdk5rap1欠損マウス由来のミトコンドリアでは、ミトコンドリアDNA由来のタンパク質が顕著に低下し、ミトコンドリアでのタンパク翻訳がCdk5rap1欠損マウスで障害されていることが示された。ミトコンドリアDNA由来のタンパク質はすべて呼吸鎖複合体に取り込まれ、好気呼吸における電子伝達に必要である。そこで、骨格筋および心筋における呼吸鎖複合体の形成をBlue Native PAGEで検討したところ、Cdk5rap1欠損マウスでは呼吸鎖複合体の形成も障害されていた。また、それぞれの呼吸鎖複合体の活性を生化学的に測定したところ、複合体I及び複合体IVの活性が顕著に低下していた。さらに、ミトコンドリアの酸素呼吸能を検討するために、ミトコンドリアを単離し酸素消費量を直接フラックスアナライザーで測定した。その結果、野生型マウスと比べてCdk5rap1欠損マウスの骨格筋及び心筋由来のミトコンドリアでは酸素消費量が有意に低下した。これらのことから、Cdk5rap1によるミトコンドリアtRNAのチオメチル化修飾がミトコンドリアでのタンパク質翻訳を制御することで、ミトコンドリアのエネルギー代謝に重要であることが示された。

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

Cdk5rap1欠損マウスを用いたin vivo解析が順調に進み、ミトコンドリアtRNAのチオメチル化修飾欠損によるミトコンドリア障害の詳細な分子機構が明らかになったため、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後はCdk5rap1欠損マウスの生理機能を中心に検討する予定です。具体的には、トレッドミルによる筋機能の評価やエコーによる心筋機能の検討を予定している。ミトコンドリアtRNAの修飾異常はミトコンドリア病の発症と関連する可能性があるので、ミトコンドリア病患者の検体を用いてチオメチル化修飾を検討する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Mtu1-mediated thiouridine formation of mitochondrial tRNAs is required for mitochondrial translation and is involved in reversible infantile liver injury2016

    • 著者名/発表者名
      Wu Y, Wei FY, Kawarada L, Suzuki T, Araki K, Komohara Y, Fujimura A, Kaitsuka T, Takeya T, Oike Y, Suzuki T, Tomizawa K..
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 12 ページ: e1006355

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1006355.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolving specificity of tRNA 3-methyl-cytidine-32 (m3C32) modification: a subset of tRNAsSer requires N6-isopentenylation of A37.2016

    • 著者名/発表者名
      Arimbasseri AG, Iben J, Wei FY, Rijal K, Tomizawa K, Hafner M, Maraia RJ.
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 22 ページ: 1400-1410

    • DOI

      10.1261/rna.056259.116.

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] HDAC9 regulates the alternative lengthening of telomere (ALT) pathway via the formation of ALT-associated PML bodies.2016

    • 著者名/発表者名
      Jamiruddin MR, Kaitsuka T, Hakim F, Fujimura A, Wei FY, Saitoh H, Tomizawa K.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 481 ページ: 25-30

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.11.026.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lack of tRNA-i6A modification causes mitochondrial-like metabolic deficiency in S. pombe by limiting activity of cytosolic tRNATyr, not mito-tRNA.2016

    • 著者名/発表者名
      Lamichhane TN, Arimbasseri AG, Rijal K, Iben JR, Wei FY, Tomizawa K, Maraia RJ.
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 22 ページ: 583-596

    • DOI

      10.1261/rna.054064.115.

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Oxytocin Protects against Stress-Induced Cell Death in Murine Pancreatic β-Cells.2016

    • 著者名/発表者名
      Watanabe S, Wei FY, Matsunaga T, Matsunaga N, Kaitsuka T, Tomizawa K.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 6 ページ: 25185

    • DOI

      10.1038/srep25185

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Regulation of cytoplasmic proteostress by mitochondrial tRNA modification and its pathological implication2017

    • 著者名/発表者名
      魏 范研
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      静岡県浜松市
    • 年月日
      2017-03-27 – 2017-03-29
    • 招待講演
  • [学会発表] tRNA修飾による生体機能制御及び酸素応答とのクロストーク2016

    • 著者名/発表者名
      魏 范研
    • 学会等名
      フォーラムインドージン
    • 発表場所
      熊本県熊本市
    • 年月日
      2016-10-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Mitochondrial tRNA modification controls mitochondria-cytoplasm protein homeostasis and is involved in the pathogenesis of mitochondrial disease2016

    • 著者名/発表者名
      魏 范研
    • 学会等名
      tRNA 2016
    • 発表場所
      韓国済州市
    • 年月日
      2016-09-07
    • 国際学会
  • [産業財産権] ミトコンドリアtRNA修飾の検出法2016

    • 発明者名
      魏范研、富澤一仁
    • 権利者名
      熊本大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-255808
    • 出願年月日
      2016-12-28

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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