動物細胞ミトコンドリア融合を調節するGTPase・FZOの機能解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15770128
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 石原 直忠 九州大学, 大学院・医学研究院, 助手 (10325516)
• Keywords: ミトコンドリア / オルガネラ / 膜融合 / ミトコンドリア形態 / ミトコンドリア融合 / GTPase / Fzo / Mitofusin

Research Abstract

ミトコンドリアは、細胞内で活発に融合と分裂を繰り返しながらその形態を調節している。本申請者はこれまでにミトコンドリア融合に関与するGTPase、Mitofusin(Mfn)の2つのアイソフォームをラットにおいて同定し、両方がミトコンドリア融合に機能することを明らかにしてきた。本年度は2つのMfnのミトコンドリア融合における機能とその機能分担の詳細を明らかにする目的で、さらなる生化学的解析を行なった。
2つのMfnを大腸菌において発現精製しそのGTPase活性を比較したところ、Mfn1はMfn2よりも高い加水分解活性を示すことを明らかにした。また、GFPあるいはDsRedで可視化したミトコンドリアを単離しGTP存在下で反応させたところ、Mfn1の過剰発現によりミトコンドリア同士の結合が活性化されることがわかった。このミトコンドリア間の結合に直接Mfn1の結合が関与することを示すため、異なるタグを付加したMfn1を別々の細胞に発現させ、単離したミトコンドリアをGTP存在下に反応した後に免疫沈降を行なった。するとMfn1のGTP加水分解に依存してMfn1が異なるミトコンドリア間でホモオリゴマーを形成することが明らかとなった。Mfn1の複合体変化をショ糖密度勾配遠心法にて解析したところ、GTPの加水分解に依存して複合体のサイズが大きくなることがわかった。以上の結果からMfn1はミトコンドリア融合反応において、GTP加水分解に依存して複合体を形成することによりミトコンドリア同士を結合させる機能を持っていることが明らかになった。一方、Mfn2はこの複合体形成の活性が低かったことから、ミトコンドリア融合に異なる機能を持つことが示唆された。

Research Products

• [Publications] N.Ishihara et al.: "Regulation of mitochondrial morphology by membrane potential, and DRP1-dependent division and FZO1-dependent fusion reaction in mammalian cells"Biochem.Biophys.Res.Comm.. 301. 891-898 (2003)
• [Publications] Y.Eura et al.: "Two mitofusin proteins, mammalian homologues of EZO, with distinct functions are both required for mitochondrial fusion"J.Biochem.. 134. 333-344 (2003)