心筋ミトコンドリア―筋小胞体の三次元Ｃａクロストークに関する研究

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26291019
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 竹内 綾子 福井大学, 学術研究院医学系部門, 特命助教 (00378704)
• 研究分担者: 天野 晃 立命館大学, 生命科学部, 教授 (60252491)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ミトコンドリア / 筋小胞体 / 心室筋細胞 / 心房筋細胞

研究実績の概要

心筋細胞におけるミトコンドリア－筋小胞体三次元Caクロストークの分子メカニズムとその生理的意義を解明することを目的として、平成28年度は以下の検討を行った。
インタクトな心室筋細胞におけるミトコンドリアNa-Ca交換輸送体NCLXと筋小胞体CaポンプSERCA、筋小胞体CaチャネルRyRの構造的なクロストークを調べるために、proximity ligation assayを行った。その結果、NCLXとSERCA、NCLXとRyRのいずれも共局在のシグナルが得られなかった。平成27年度の超解像度顕微鏡（N-STORM）の解析では、NCLXはRyRよりもSERCAの近傍に局在するシグナルが得られた。これらの結果を考え合わせると、NCLXとSERCAはそれぞれミトコンドリアと筋小胞体の隣り合う面に局在するものの、proximity ligation assayで共局在のシグナルが得られるほど近傍には局在しないこと、おそらくはミトコンドリア外膜がその共局在を阻んでいることが示唆された。
詳細なミトコンドリアエネルギー代謝数理モデルの解析から、仕事量増大時におけるエネルギー代謝産物安定性の新たなメカニズムを提唱した。すなわち、基質の組成によってミトコンドリアエネルギー代謝のCa依存性の寄与が異なること、これは、Caによる制御を受けるリンゴ酸－アスパラギン酸シャトルの寄与が基質組成に依存するためであることをモデルから導き出し、論文発表を行った。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A simulation study on the constancy of cardiac energy metabolites during workload transition (2016)
  • 著者名/発表者名: Saito R, Takeuchi A, Himeno Y, Inagaki N, Matsuoka S
  • 雑誌名: J Physiol 巻: 594 ページ: 6929-6945
  • DOI: 10.1113/JP272598
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of the mitochondrial Na(+)-Ca(2+) exchanger, NCLX, in B lymphocyte chemotax (2016)
  • 著者名/発表者名: Kim B, Takeuchi A, Hikida M, Matsuoka S
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 28378
  • DOI: 10.1038/srep28378
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ミトコンドリア－Ca2+クロストークに関するフィジオーム研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内綾子
  • 雑誌名: 膜 巻: 41 ページ: 215-220
  • DOI: http://doi.org/10.5360/membrane.41.215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patient-specific human induced pluripotent stem cell model assessed with electrical pacing validates S107 as a potential therapeutic agent for catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Makiyama T, Yoshida Y, Wuriyanghai Y, Kamakura T, Nishiuchi S, Hayano M, Harita T, Yamamoto Y, Kohjitani H, Hirose S, Chen J, Itoh H, Kawamura M, Ohno S, Takeuchi A, Matsuoka S, Miura M, Sumitomo N, Horie M, Yamanaka S, KimuraT
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 ページ: e0164795
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164795
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dysregulation of a potassium channel, THIK-1, targeted by caspase-8 accelerates cell shrinkage (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki K, Ishii TM, Sakata T, Takemoto K, Takagi C, Takeuchi A, Morishita R, Takahashi H, Nozawa A, Shinoda H, Chiba K, Sugimoto H, Saito A, Tamate S, Satou Y, Jung SK, Matsuoka S, Koyamada K, Sawasaki T, Nagai T, Ueno N
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1863 ページ: 2766-2783
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.08.010
  • 査読あり
• [学会発表] リンパ球におけるミトコンドリア－小胞体Ca2+クロストークの役割に関するフィジオーム研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹内綾子, 金鳳柱、松岡達
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: アクトシティ浜松（静岡県・浜松市）
  • 年月日: 2017-03-28 – 2017-03-28
• [学会発表] A theoretical study on the roles of Ca2+ in the energy metabolite stability during cardiac workload transition (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi A, Saito R, Himeno Y, Matsuoka S
  • 学会等名: 61st Biophysical Meeting
  • 発表場所: New Orleans (USA)
  • 年月日: 2017-02-12 – 2017-02-12
  • 国際学会
• [学会発表] 心臓仕事量増大時におけるエネルギー代謝産物安定性制御メカニズムに関する数理解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内綾子, 齋藤隆太、姫野友紀子、松岡達
  • 学会等名: 第63回中部日本生理学会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県・岡崎市）
  • 年月日: 2016-11-04 – 2016-11-04
• [学会発表] 新規ミトコンドリアエネルギー代謝数理モデルを用いた心臓エネルギー代謝制御メカニズムの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内綾子, 齋藤隆太、姫野友紀子、松岡達
  • 学会等名: 生理学研究所研究会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-10-25 – 2016-10-25
• [学会発表] ミトコンドリアNa+-Ca2+交換輸送体NCLXを介したBリンパ球細胞機能制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内綾子, 金鳳柱、松岡達
  • 学会等名: 生理学研究所研究会
  • 発表場所: 生理研研究所（愛知県・岡崎市）
  • 年月日: 2016-09-08 – 2016-09-08
• [学会発表] A simulation study on roles of Ca2+ in constancy of cardiac energy metabolites during workload transition (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi A, Saito R, Himeno Y, Matsuoka S
  • 学会等名: 2016 Cardiac Physiome Workshop
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2016-08-24 – 2016-08-24
  • 国際学会
• [学会発表] ミトコンドリア－小胞体Ca2+クロストークに関するフィジオーム研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内綾子, 松岡達
  • 学会等名: 日本膜学会第38年会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京）
  • 年月日: 2016-05-11 – 2016-05-11
  • 招待講演
• [備考] 福井大学医学部統合生理学ホームページ
  • URL: http://isphysio.med.u-fukui.ac.jp/index.html