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2015 年度 実績報告書

ミトコンドリア品質管理における融合・分裂の役割の再検討

公募研究

研究領域オートファジーの集学的研究:分子基盤から疾患まで
研究課題/領域番号 26111522
研究機関久留米大学

研究代表者

石原 直忠  久留米大学, 分子生命科学研究所, 教授 (10325516)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードミトコンドリア / 膜融合 / オルガネラ分裂 / 品質管理 / mtDNA
研究実績の概要

哺乳動物細胞の中で、ミトコンドリアは主要な細胞エネルギー生産の場として必須の機能を持っている。一方、ミトコンドリアの機能不全により様々な病態が引き起こされることから、その正常機能を維持することは生体にとって重要な意義を持つ。細胞内ではミトコンドリアは細長いネットワーク構造を形形成している。ミトコンドリアは動的にその形態を変化させており、ミトコンドリアの融合と分裂によるダイナミクスはミトコンドリア品質管理に重要であると考えられている。しかし、その制御の分子機構及び意義はまだ十分には理解されていない。そこで本研究では、ミトコンドリアダイナミクスの意義の再検討を行い、ミトコンドリア品質管理の基本原理を理解することを目指して研究を進めた。
これまでにミトコンドリアが失活すると内膜融合因子OPA1が分解され融合活性を失うことを見い出している。この反応は、障害を受けたミトコンドリアが細胞内の連携から排除され、その後の分解等を介した品質管理に繋がる応答だと考えられている。しかし、この細胞内ミトコンドリアネットワークからの障害ミトコンドリア成分の選別機構は未だ不明な点が多く残されている。そこで我々はOPA1のミトコンドリア品質管理への関与の詳細解析を進めている。内膜融合因子OPA1が失活したミトコンドリアは、正常なミトコンドリアと融合可能であること、即ちOPA1の抑制だけでは障害ミトコンドリアの選別・排除には不十分であることが明らかになった。この制御機構をさらに詳細に調べるため、膜結合型OPA1を大量発現・精製する実験系を構築した。この発現系を用いることで、OPA1の機能、特にGTP加水分解に依存した膜融合反応の分子詳細を解析可能となるため、現在さらなる詳細解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Distinct types of protease systems are involved in homeostasis regulation of mitochondrial morphology via balanced fusion and fission.2016

    • 著者名/発表者名
      S. Saita, T. Ishihara, M.Maeda, S. Iemura, T. Natsume, K. Mihara and N. Ishihara.
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 21 ページ: 408-424

    • DOI

      10.1111/gtc.12351.

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synaptic dysfunction, memory deficits and hippocampal atrophy due to ablation of mitochondrial fission in adult forebrain neurons.2016

    • 著者名/発表者名
      B. Oettinghaus, J. Schulz, L. Restelli, C. Savoia, A. Schmidt, K. Schmitt, A. Grimm, L. Morè, J. Hench, M. Tolnay, A. Eckert, P. D'Adamo, P. Franken, N. Ishihara, K. Mihara, J. Bischofberger, L. Scorrano, S. Frank.
    • 雑誌名

      Cell Death Differ.

      巻: 23 ページ: 18-28

    • DOI

      10.1038/cdd.2015.39

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] COX assembly factor ccdc56 regulates mitochondrial morphology by affecting mitochondrial recruitment of Drp1.2015

    • 著者名/発表者名
      R. Ban-Ishihara, S. Tomohiro-Takamiya, M. Tani, J. Baudier, N. Ishihara, and O. Kuge.
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 589 ページ: 3126-3132

    • DOI

      10.1016/j.febslet.2015.08.039

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] CDK5 phosphorylates DRP1 and drives mitochondrial defects in NMDA-induced neuronal death2015

    • 著者名/発表者名
      A. Jahani-Asl, E. Huang, I. Irrcher, J. Rashidian, N. Ishihara, DC. Lagace, RS. Slack, DS. Park.
    • 雑誌名

      Hum. Mol. Genet

      巻: 24 ページ: 4573-4583

    • DOI

      10.1093/hmg/ddv188

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Physiological roles of mitochondrial fission in cultured cells and mice development.2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishihara, H. Kohno, and N. Ishihara.
    • 雑誌名

      Annals. N.Y. Acad.Sci.

      巻: 1350 ページ: 77-81

    • DOI

      10.1111/nyas.12848

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミトコンドリア分裂の生理機能とその破綻2015

    • 著者名/発表者名
      石原 直忠
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 254 ページ: 433-439

  • [雑誌論文] ミトコンドリアのダイナミクスとその役割2015

    • 著者名/発表者名
      石原 直忠
    • 雑誌名

      数研出版 サイエンスネット

      巻: 52 ページ: 2-5

  • [学会発表] ミトコンドリアの動的な形態制御とその意義2016

    • 著者名/発表者名
      石原 直忠
    • 学会等名
      第121回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 発表場所
      郡山
    • 年月日
      2016-03-28 – 2016-03-30
    • 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアの膜とDNAの協調的かつ動的な制御機構2015

    • 著者名/発表者名
      石原 孝也、石原 直忠
    • 学会等名
      BMB2015(第38回日本分子生物学会、第88回日本生化学会)
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] ミトコンドリアの融合と分裂を介した障害ミトコンドリアの選別機構2015

    • 著者名/発表者名
      石原 直忠
    • 学会等名
      第3回新学術「オートファジー」班会議 (第9回オートファジー研究会)
    • 発表場所
      淡路
    • 年月日
      2015-11-15 – 2015-11-17
  • [学会発表] Roles of mitochondrial dynamics in mammalian development/differentiation. Molecular Mitochondria2015

    • 著者名/発表者名
      Naotada Ishihara
    • 学会等名
      Joint Seminar of Young Finnish‐Japanese Mitoscientists
    • 発表場所
      Helsinki
    • 年月日
      2015-10-05 – 2015-10-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアの動的な形態制御2015

    • 著者名/発表者名
      石原 直忠
    • 学会等名
      第45回(2015)新潟神経学夏期セミナー
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-07-23 – 2015-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 哺乳動物細胞におけるミトコンドリアの融合と分裂の制御2015

    • 著者名/発表者名
      石原 直忠
    • 学会等名
      第67回日本細胞生物学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-06-30 – 2015-07-02
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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