| 研究課題/領域番号 |
17K08275
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
山本 武範 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 講師 (80457324)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ミトコンドリア / カルシウム / 透過性遷移 / カルシウムユニポーター / イオンチャネル / 細胞死 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、細胞死のキーマシナリーであるミトコンドリアの透過性遷移のON/OFF制御の分子基盤構築に向け、その起点となるミトコンドリアのカルシウムユニポーターがカルシウムイオンを取り込む分子機構を解明することにより、虚血再灌流障害・筋ジストロフィー症・アルツハイマー病などの細胞死疾患の革新的な治療薬を創製することを目的とする。
これまでに、酵母のミトコンドリアを使って、カルシウムユニポーターの２つのコアサブユニットであるMCUとEMREの機能を高感度に解析するための実験系の構築に成功している。本年度は、ミトコンドリア膜にカルシウムイオンを透過する小孔を構成するサブユニットであるMCUに焦点を当て、MCUがカルシウムイオンを膜透過させる分子機構を明らかにすることを目的として研究を行った。マウスMCUに関する様々な欠損体や点変異体を構築し、これらの変異がミトコンドリアのカルシウム取込み活性に及ぼす影響を調べた。その結果、カルシウム取込み機能を欠失させる機能性モチーフ、さらにそのモチーフ内の機能に重要なアミノ酸残基を特定することができた。ここで特定されたアミノ酸残基は、これまでに報告されていたMCUの機能に重要とされていたアミノ酸残基とは全く異なるものであった。さらに、分子シミュレーションを用いた立体構造モデルによる解析から、新たに明らかになった機能に重要なアミノ酸残基について、これらのアミノ酸残基がMCUのカルシウム取込み機能に果たす役割を考察することができた。
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| 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
ここまでにミトコンドリアのカルシウムユニポーター複合体を構成するサブユニットの中で、MCUとEMREがコアアブユニットであることを明らかにした。さらに、これら2つのサブユニットについて、酵母を利用して、その詳しい構造活性相関解析を行える実験系の構築に成功している。本年度は、ここまでの研究成果を基盤とする変異体を用いた構造機能相関解析から、さらにMCUがカルシウム取り込みを行うメカニズムに関する新たな知見を得ることができ、ミトコンドリアカルシウム取り込みの分子機構の理解に向け、一歩前進することができた。従って、計画に掲げたとおり、カルシウムユニポーターのサブユニットについて、酵母発現系を利用した機能解析を着実に進めることができていると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
①平成30年度の研究により、MCUのカルシウム取り込みに極めて重要な機能性モチーフを明らかにすることができた。ここで明らかにしたMCUの機能性モチーフはMCUのカルシウム取り込み活性を人工的に調節し細胞死のON/OFFを制御する化合物をデザインする糸口となる可能性がある。このため、平成31年度はこの機能性モチーフに関するさらなる詳細な構造機能解析を行うとともに、この機能性モチーフに結合し機能を制御しうる化合物の創製を試みる。
②現在発見されているサブユニット以外にも機能制御に関わる未知のサブユニットが存在する可能性があるため、プロテオミクス解析を初めとする種々のスクリーニングを駆使して、未知にサブユニットの探索とその機能解析を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成30年度は年度初めの段階でMCUの構造と機能に関して興味深い知見を得たので、この知見を掘り下げる研究に注力した。このため、当初行う予定であったMCU複合体の新規サブユニットのスクリーニング解析の進度をやや遅らせることとなったため、この解析に係る経費分が残額となった。スクリーニング解析は本年度に集中して行うことを予定しており、平成30年度の残額はこの解析にて使用する予定である。
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