| 研究課題/領域番号 |
20K22890
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松田 盛 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (00884272)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| キーワード | ミトコンドリア / 老化 / 加齢 / エピゲノム / エピジェネティクス |
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| 研究実績の概要 |
ミトコンドリアは独自のゲノムであるミトコンドリアDNA （mtDNA）を有し、呼吸鎖複合体の構造遺伝子およびそれらの翻訳に必要なtRNA遺伝子やrRNA遺伝子をコードする。mtDNA異常は呼吸鎖複合体の遺伝子発現を障害し、様々な疾患の発症につながる。特に老化においては、mtDNAの変異が加齢に伴う個体機能低下と強く相関しており、老化制御に向けてmtDNA変異の分子機構の解明が重要な課題である。近年、メチル化修飾などこれまで核DNAで見いだされてきたエピジェネティクス修飾がmtDNAにも発見され、ミトコンドリアエピジェネティクス（ミトエピゲノム）の存在が明らかになりつつあり、ミトエピゲノムの変容がミトコンドリアでの遺伝子発現を調節し、代謝機能の低下といった老化現象につながる可能性が高い。本研究では、申請者が開発した超高純度ミトコンドリア精製法を基盤に、加齢に伴うミトエピゲノム変化と代謝への影響を明らかにし、個体老化におけるミトエピゲノムの意義の解明を目的とした。初年度は超加齢マウス（～24ヶ月齢）のマウス臓器サンプル（肝臓・腎臓・骨格筋・心臓）を採取し、mtDNAの転写-複製に関連するタンパク質、TFAM、POLRMT、TFB2M、TWINKLE、POLG1、POLG2について遺伝子発現量の比較を行った。6週齢マウスと比較して、超加齢マウスではこれらの遺伝子発現の低下が観察された。これより、超加齢マウスにおいてmtDNA複製とミトコンドリア機能の低下が起きていることが推察された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究にはミトコンドリアを高純度に精製することが要であるが、臓器ごとの高純度ミトコンドリア精製法の確立が不十分であり、試料調製条件のチューニングが必要であったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の結果より、超加齢マウスにおいてはmtDNAの転写・複製の低下が起きている可能性が示唆された。よってmtDNA複製機能とミトエピゲノムの関連に注目し、超高齢マウスにおいて増加している修飾塩基を探索する。具体的には若齢から老齢まで各ライフステージのマウス臓器から超高純度mtDNAを精製し、質量分析と次世代シーケンスを用いてmtDNAのメチル化シトシンとメチル化アデニンを解析し、ミトエピゲノム状態と加齢の変化を明らかにする。また、それ以外のミトエピゲノム修飾の可能性を考慮し、non-target質量分析手法を用いて探索を行う。さらに、修飾責任酵素の同定を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
使用機器が想定よりも安価で入手できたためと、研究計画にやや遅れが生じたため翌年度予算として計上した。繰越分については、当初の計画の通りに使用予定である。
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