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ミトコンドリアの膜透過性亢進は細胞死の実行に必須の現象であるにもかかわらず、その分子装置の形成が一過性であるため、実態は充分解明されていない。そこで我々は、アポトーシスやネクローシスの際に、ミトコンドリア膜に形成される過渡期細胞死孔(アポトーシス孔とネクローシス孔)の一過性の開口状態を、超微形態学を用いて捕捉するべく研究を進め、以下の成果を得た。
(1)単離ミトコンドリオンを用いて、膜透過性変化をリアルタイムでイメージングした。
単離ミトコンドリアをスライドガラス上に固着化し、その形態(ノマルスキー画像)と膜透過性変化(蛍光画像)をリアルタイムで観察する事に成功した。即ち、ミトコンドリオンにアポトーシスを誘導する刺激(BH3蛋白質)、あるいはネクローシスを誘導する刺激(Ca^<2+>)を、添加し、リアルタイムでノマルスキー画像と蛍光画像を取得した。
(2)アポトーシス時とネクローシス時のミトコンドリアの形態変化を電子顕微鏡において、取得することができた。
ネクローシス時のミトコンドリアでは、先ず外膜と内膜の間の膜間スペースやクリステの膨潤が誘導され、最終的にミトコンドリア内に水が入って破裂する像が観察された。
(3)アポトーシス時のミトコンドリア変化に必要なBak分子の活性化を捕した。
ミトコンドリア上のBak分子は、アポトーシスに伴って活性化するが、この活性化に関わるメカニズムを解析し、さらに活性型のみを認識できる抗体の作製に着手した。また、ミトコンドリア上での局在変化を捕捉した。
(4)アポトーシス時のミトコンドリア膜透過性変化を調節できる低分子化合物を探索する為のアッセイ系を確立した。
ミトコンドリアの膜透過性を調節する事によりアポトーシスを制御できる低分子化合物を探索すべく、ハイスループットのアッセイ系を確立に成功した。
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