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2023 年度 実績報告書

非膜オルガネラによる代謝連続反応の制御とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K19412
研究機関国立研究開発法人国立がん研究センター

研究代表者

荒川 博文  国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (70313088)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード相分離 / 液滴 / 非膜オルガネラ / 代謝連続反応 / カルジオリピン / 酵素反応 / バイオサーファクタント / 界面
研究実績の概要

細胞における人為的代謝制御法の開発は人類の夢である。我々はMieapタンパク質がミトコンドリアに膜のないオルガネラ(Mieap液滴)を形成し、ミトコンドリアに特異的なリン脂質であるカルジオリピン(CL)の代謝反応(生合成とリモデリング)を区画化・促進している可能性を見出した。Mieap液滴はCL代謝を促進してミトコンドリアのエネルギー産生を上昇させ酸化ストレスを抑制することで健常なミトコンドリア機能を維持し老化や疾患の予防に重要である。本研究は、Mieap液滴による代謝連続反応制御のメカニズムの解明を目的に行われた。結果として、(1)Mieapタンパク質は中央からN末端側が親水性、C末端側が疎水性の両親媒性タンパク質であること、(2)N末端領域には3カ所の天然変性領域と2カ所のcoiled-coil領域を認め、7つのCL代謝酵素との緩い結合に重要であること、(3)C末端疎水領域でCL及びCL関連脂質と強固に結合すること、(4)Mieap液滴はMieap及びCL関連脂質を含有する基質相とCL代謝関連酵素を含有する酵素相の2種類の相から構成される多層構造を呈すること、(5)CL代謝連続反応は基質相と酵素相の界面で起こっていること、(6)Mieapタンパク質がバイオサーファクタントとして、界面においてCL代謝酵素とCL関連脂質を近接させる役割を果たしていること、(7)Mieapタンパク質は天然変性タンパク質として、Mieap液滴を単独で誘導できる足場タンパク質であること、(8)N末端領域でのCL代謝酵素との結合には14-3-3γタンパク質が介在していること、などの可能性を明らかにした。以上の結果から、生体内の標的細胞内でMieapタンパク質の発現を上昇させることが出来れば、人為的にCL代謝を促進させることで、生体内でのミトコンドリアの機能を増進させることが可能になると考えられる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mieap forms membrane-less organelles involved in cardiolipin metabolism2024

    • 著者名/発表者名
      Ikari Naoki、Honjo Katsuko、Sagami Yoko、Nakamura Yasuyuki、Arakawa Hirofumi
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 27 ページ: 108916

    • DOI

      10.1016/j.isci.2024.108916

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent advances and new perspectives in mitochondrial dysfunction2023

    • 著者名/発表者名
      Giulivi Cecilia、Zhang Kezhong、Arakawa Hirofumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: 7977

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34624-8

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Warburg effect as an anti-apoptotic strategy for cancer cells and membrane-less organelles involved in cardiolipin metabolism2023

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Arakawa
    • 学会等名
      KSMRM(Korean Society for Mitochondrial Research and Medicine)2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] がんの細胞死回避戦略としてのワールブルグ効果とカルジオリピン代謝を制御するMieap液滴のがん抑制作用について2023

    • 著者名/発表者名
      荒川 博文
    • 学会等名
      第31回日本Cell Death学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mieap液滴の生体内可視化:液滴はどのように腫瘍を抑制するか?2023

    • 著者名/発表者名
      中村 康之、荒川 博文
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
  • [備考] Dr. HIROFUMI ARAKAWA'S LABORATORY

    • URL

      https://hirofumi-arakawa-labo.jp/index.html

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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