エネルギー代謝と細胞死の制御におけるミトコンドリアタンパク質の役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370746
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 篠原 康雄 徳島大学, ゲノム機能研究センター, 教授 (60226157)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺田 弘 東京理科大学, 薬学部, 教授 (00035544) ; 山崎 尚志 徳島大学, 薬学部, 助手 (20271083)
• Keywords: ミトコンドリア / エネルギー変換 / アポトーシス / シトクロムc / 透過性遷移 / 細胞死

Research Abstract

ミトコンドリアは、永らく細胞内におけるエネルギー変換の場としてのみとらえられてきたが、最近の研究によって、アポトーシスの制御という全く予期せぬ機能をも有していることが明らかになってきた。本研究課題では、エネルギー変換とアポトーシスの制御におけるミトコンドリアのタンパク質の役割を明らかにすることを目的とする。初年度は、ミトコンドリアからのシトクロムcの放出プロセスに注目した研究を行い、以下の知見を得た。
アポトーシスの初期の段階において、ミトコンドリアからシトクロムcが放出され、これが引き続いた細胞死の反応の引き金を引いていることが明らかにされている。しかし、ミトコンドリアから、どのようにしてシトクロムcが放出されているのかという点についてはいくつかの説が提唱されているものの、いまだ不明な点が多い。そこで、本研究では、様々なトリガーによって誘導されるミトコンドリアからのシトクロムcの放出反応を克明に解析し、シトクロムcの放出にどのような因子が関与しているのかの解析を行った。
まず、カリウムイオンのイオノフォアとして有名で、アポトーシスを誘導することが知られているバリノマイシンのミトコンドリアへの作用を解析したところ、バリノマイシンはミトコンドリアの透過性遷移を引き起こさないにもかかわらず、ミトコンドリアからのシトクロムcの放出を誘起することが明らかになった。また、ペプチド合成の際の縮合剤として用いられているジシクロヘキシルカルボジイムドは、ミトコンドリア内膜の透過性遷移を誘起するにもかかわらず、シトクロムcの放出は誘起しないことを明らかにすることに成功し、ミトコンドリアからのシトクロムcの放出には内膜の透過性遷移の誘導が必須であるとする従来の定説を覆す知見を得ることができた。

Research Products

• [Publications] N.Yamazaki et al.: "Structural properties of mammalian mitochondrial ADP/ATP carriers"Mitochondrion. 1. 371-379 (2002)
• [Publications] M.Hino et al.: "Requirement of continuous transcription for production of certain amount of protein by Rapid Translation System"Protein Express. Purif.. 24. 255-259 (2002)
• [Publications] E.Majima et al.: "Close location of the first loop to the third loop of the mitochondrial ADP/ATP carrier deduced from cross-linking catalyzed by copper-o-phenanthroline of the solubilized carrier with Trition X-100"J. Biochem.. 131. 461-468 (2002)
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Effect of cationic liposome in an in vitro transcription and translation system"Biol. Pharm. Bull.. 25. 529-531 (2002)
• [Publications] R.Tachibana et al.: "Relationship between the amount of plasmid delivered into nucleus and gene expression revealed by quantitative evaluation of intranuclear plasmid"Pharm. Res.. 19. 377-381 (2002)
• [Publications] M.Tabuchi et al.: "Cell-free protein synthesis on a microchip"Proteomics. 2. 430-435 (2002)
• [Publications] Y.Shinohara et al.: "Permeability transition-independent release of mitochondrial cytochrome c induced by valinomycin"Eur. J. Biochem. 269. 5224-5230 (2002)
• [Publications] M.R.Almofti et al.: "Cationic liposome-mediated gene delivery : Biophysical effect on mechanism of internalization"Arch. Biochem. Biophys.. 410. 246-253 (2003)
• [Publications] M.R.Almofti et al.: "Lipoplex size determines lipofection efficiency with or without serum"Mol. Memb. Biol.. (印刷中).
• [Publications] K.Kajimoto et al.: "Expression profiles of 3 isoforms of inositol (1,4,5)trisphosphate receptor in brown adipose tissue of the rat"Biochem. Pharmacol.. (印刷中).
• [Publications] N.Yamazaki et al.: "The gene encoding muscle type carnitine palmitoyltransferase I : comparison of the 5'-upstream region of human and rodent genes"J. Biochem.. (印刷中).