ミトコンドリア透過性遷移孔を制御する蛋白キナーゼ系の解析

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23591086
• 研究機関: 札幌医科大学
• 研究代表者: 三浦 哲嗣 札幌医科大学, 医学部, 教授 (90199951)
• 研究分担者: 三木 隆幸 札幌医科大学, 医学部, 准教授 (00336405) ; 丹野 雅也 札幌医科大学, 医学部, 講師 (00398322)
• キーワード: ミトコンドリア / 細胞死 / 細胞内情報伝達 / 活性酸素

研究概要

前年度までに培養心筋細胞(H9c2細胞）を用いて見出した「活性酸素によるミトコンドリア透過性遷移孔(mitochondrial permeability transition pore, mPTP)の開口とその維持にcomplex IIIとGSK-3betaの結合が寄与し、ミトコンドリアATP感受性Kチャネル(Katp channel)の活性化がcomplex II-GSK-3beta結合を抑制してmPTP再閉鎖を促進し、細胞を壊死から救済するという現象」を非心筋細胞（C2C12細胞）を用いて再検討し、この心筋以外の細胞種でも同様に認められることを確認した。
本年度ではさらに、GSK-3betaの細胞質からミトコンドリアへの移行の機序を、2次元電気泳動、MALDI-TOF/MS、変異GSK-3betaの作成によって解析した。その結果、GSK-3betaとvoltage dependent anion channel-2 (VDAC2)との蛋白蛋白結合、GSK-3betaのキナーゼ活性、GSK-3betaのN末端側15個のアミノ酸で構成されるドメインが、活性酸素による刺激によって誘導されるGSK-3betaのミトコンドリアへの移行とmPTPの開口に重要であること、一方活性酸素自身はGSK-3beta活性は直接的には亢進させないことを明らかにした。この成績と既報のものを含めたこれまでの実験成績を総括することにより、「活性酸素によってGSK-3betaのN末端ドメインを介してGSK-3betaとVDAC2の結合が起こり、その結果ミトコンドリアへの蛋白輸送担体であるTOM20との親和性が上昇してGSK-3betaがミトコンドリア内の膜間スペース(mitochondrial intermembrane space)に移行し、そこでミトコンドリア内膜上のcomplex IIIと結合することによってミトコンドリア内での活性酸素産生を亢進させ、mPTP開口とその維持がもたらされる」といった新たな仮説を示すことができた。今後、この仮説のさらなる検証を進める予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Pivotal Role of mTORC2 and Involvement of Ribosomal Protein S6 in Cardioprotective Signaling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yano T, Ferlito M, Aponte A, Kuno A, Miura T, Murphy E, Steenbergen C.
  • 雑誌名: Circulation Research 巻: 114 ページ: 1268-1280
  • DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.114.303562
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type 2 diabetes induces subendocardium-predominant reduction in transient outward K+ current with downregulation of Kv4.2 and KChIP2. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Kobayashi T, Kuno A, Miki T, Tanno M, Kouzu H, Itoh T, Ishikawa S, Kojima T, Miura T, Tohse N.
  • 雑誌名: American Journal of Physiology Heart and Circulatory Physiology 巻: 306 ページ: H1054-H1065
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00414.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] HASF, a PKC-ε activator with novel features for cardiomyocyte protection. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miura T
  • 雑誌名: Journal of Molecular and Cellular Cardiology 巻: 69 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2014.01.011
  • 査読あり
• [学会発表] Acceleration of mPTP Re-closure after Oxidant Stress by Mitochondrial KATP Channel Activation is Achieved by Suppression of Residual ROS Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara M, Kuno A, Ishikawa S, Tobisawa T, Kouzu H, Yano T, Miki T, and Miura T.
  • 学会等名: 第78回日本循環器学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20140321-20140323
• [学会発表] Activation of the Glucagon-Like Peptide-1 Receptor Restores Myocardial Autophagic Flux and Reduces Mortality After Myocardial Infarction in Diabetic Rats (2013)
  • 著者名/発表者名: Murase H, Kuno A, Miki T, Tanno M, Yano T, Kouzu H, Tobisawa T, Ogasawara M, Ishikawa S, and Miura T.
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Sessions 2013
  • 発表場所: Dallas, Texas, USA
  • 年月日: 20131116-20131120
• [学会発表] Activation of the mitochondrial ATP-sensitive potassium channel achieves cell protection by promoting re-closure of the mPTP via suppression of GSK-3beta - complex III interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Sunaga D, Tanno M, Miki T, Kuno A, Kouzu H, Sato T, Ishikawa S, Ogasawara M, Tobisawa T, and Miura T
  • 学会等名: European Society of Cardiology Congress 2013
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 20130831-20130904
• [学会発表] Type 2 diabetes induces ventricular electrical remodeling with a transmural gradient (2013)
  • 著者名/発表者名: Tobisawa T, Sato T, Yuda S, Miki T, Tanno M, Kuno A, Kobayashi T, Akasaka H, Tohse N, Miura T
  • 学会等名: European Society of Cardiology Congress 2013
  • 発表場所: Amsterdam, Netherlands
  • 年月日: 20130808-0904
• [学会発表] Mechanisms Underlying Mitochondrial Translocation Of GSK-3β, A Crucial Inducer Of Mitochondrial Permeability Transition: GSK-3β Activity, Interaction With VDAC2 And A Mitochondrial Targeting Sequence. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanno M, Kuno A, Ishikawa S, Ogasawara M, Tobisawa T, Murase H, Sato T, Kouzu H, Miki T, and Miura T
  • 学会等名: American Heart Association BCVS 2013
  • 発表場所: Las Vegas, Nevada, USA
  • 年月日: 20130722-20130725