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2013 年度 実績報告書

ミトコンドリア分裂の制御機構

研究課題

研究課題/領域番号 25291046
研究種目

基盤研究(B)

研究機関九州大学

研究代表者

三原 勝芳  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (40029963)

研究分担者 大寺 秀典  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40380612)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードミトコンドリアダイナミクス / ミトコンドリア融合 / ミトコンドリア分裂 / Drp1 / Mff / Mid / Mfn / OPA1
研究概要

ミトコンドリア(Mtと省略)は外膜、内膜2つの膜に囲まれ好気的ATP産生のほか、カルシウムシグナル伝達やアポトーシスに中心的な役割を果たす。網目状・チューブ状構造をとって細胞内に張り巡らされたMtは細胞の分化や病変に応じて分裂と融合を介してダイナミックに構造を変化させ機能変換をはかる。Mtの分裂・融合に関わる主要な因子として哺乳類では4つの高分子量GTPaseが知られている。細胞質からリクルートされてMt分裂に関わるダイナミン様蛋白質Drp1、外膜の融合因子Mfn1とMfn2、内膜の融合とクリステ構81)造の維持に関わる膜間部の(内膜結合型)OPA1である。本計画において細胞質のDrp1がMtに集積し分裂を実行する機構を明らかにする目的で解析を行った。
(1)我々はMt外膜のMffがDrp1の受容体であることを明らかかにしたが、その後Mt外膜蛋白質 Mid49/51もDrp1受容体としてMt分裂に関わることが報告された。我々はMff-KO MEF細胞、Mid51-KO MEF細胞を用いて解析を行いMffがDrp1の主たる受容体であることを確証した。
(2)Mff-KOマウスの作成:Mt Mffの全身KOマウスの作成に成功した。マウスは初期胚の段階 (E6.5)で死亡する。全身Drp1-KOマウス(E12.5)よりも強い表現形を示すことから、Drp1受容体としての機能に加えて新規な機能を持つことが推測された。
(3)その他:(a) Drp1依存のMt分裂がmt-DNAよりなるヌクレオイドの分裂構を調節していることを見いだした。(b)心臓Mt-Drp1-KOマウス作成。生後7-10日で拡張性心筋症で死亡。Drp1が規則性ある筋繊維の配列形成に必要であることを見いだした。(c) 肝臓特異的Drp1-KOマウス作成:高脂肪食で著明なNASHの症状をしめし、Drp1欠損が小胞体ストレスを惹起することを介してNASHを誘発することが明らかになった。

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

(1)全身Mff-KOマウスは早期の胎生致死のためマウスの解析が遅れている。
(2)Mff-KO MEF細胞を用いた解析は順調で、Midとの機能解析の比較を進めている。
(3)神経特異的Mff-KOマウス作成は計画通り進展。
(4)Drp1のin vitro機能解析は進展がみられていない。

今後の研究の推進方策

(1)Mffの全身KOマウスの個体解析が困難であることからMff-KO ES細胞を用いて遺伝子発現プロファイルの解析ならびに分化能の解析を行う。
(2)神経特異的Mff-KO解析は予定通り進め、神経特異的Dr1-KOと比較解析しMffの特性を解明する。
(3)Drp1に依存したMt分裂測定系をin vitroで再構成しDrp1-MffあるいはDrp1-Mid51/49による分裂経過を生化学的、細胞生物学的に解析し分裂に必要な新規因子を同定する。

次年度の研究費の使用計画

研究はくいかくどおり進んでいるが、多少の差額が生じた。
研究計画を薦め、かつ国際学会に参加する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Dynamics of nucleoid structure regulated by mitochondrial fission contributes to cristae reformation and release of cytochrome c2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ban-Ishihara, T. Ishihara, N. Sasaki, K. Mihara and N. Ishihara
    • 雑誌名

      Pros. Natl. Acad. Sci. USA

      巻: 110 ページ: 11863-11868

    • DOI

      10.1073

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New insights into the function and regulation of mitochondrial fission2013

    • 著者名/発表者名
      H. Otera, N. Ishihara, and K. Mihara
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1833 ページ: 1256-1268

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fis1 acts as mitochondrial recruitment factor for TBC1D15 that involved in regulation of mitochondrial morphology2013

    • 著者名/発表者名
      K. Onoue, A. Jofuku, R. Ban-Ishihara, T. Ishihara, M. Maeda, T. Koshiba, T. Itoh, M. Fukuda, H. Otera, T. Oka, H. Takano, N. Mizushima, K. Mihara and N. Ishihara
    • 雑誌名

      J. Cell Sci.

      巻: 126 ページ: 176-185

    • DOI

      10.1242

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanism and Regulation of Mitochondrial Fission in Mammalian Cells2013

    • 著者名/発表者名
      K. Mihara
    • 学会等名
      International Symposium on Mitochondria 2013
    • 発表場所
      Roppongi, Tokyo, Japan
    • 年月日
      20131106-20131107
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and Physiological Function of Mitochondrial Fission in Mammalian Cells2013

    • 著者名/発表者名
      K. Mihara
    • 学会等名
      4th International Symposium on Dynamics of Mitochondria: from molecular mechanisms to physiological functions and diseases
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      20131028-20131101
    • 招待講演
  • [学会発表] The Mechanism and physiological Significance of Drp1-dependent Mitochondrial Fission in Mammals

    • 著者名/発表者名
      K. Mihara
    • 学会等名
      2013 International Symposium on Mitochondrial Dynamics in Translational Medicine & 2013 Annual Meeting of Mitochondrial Reseach and Medicine (TSMRM)
    • 発表場所
      Taipei Medical University, Taiwan
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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