2019 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリアはメカノセンサーか？－メカニカルストレス感知機構のイメージング解析
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18K19291
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 剛 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (40402565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我部 正博 名古屋大学, 医学系研究科, 研究員 (10093428)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / メカニカルストレス / カルシウム / 感知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メカニカルストレスは細胞の増殖・分化を制御する重要な因子であり、生体の恒常性の維持や器官形成において大きな役割を担っている。細胞のメカニカルストレス感知のセンサーとして機械刺激受容チャネルや接着斑関連分子が精力的に研究されてきたがまだ不明な点が多い。一方、ミトコンドリアは多くの細胞でメカニカルストレス負荷に応じて細胞内シグナルを誘導するが間接的なもので、センサーとは考えられていなかった。しかし、メカニカルストレスが細胞内骨格を介してミトコンドリアに伝わり、ミトコンドリアがそのストレスを直接感じる可能性がある。そこで、光ピンセットによる直接的なメカニカルストレス負荷や、生細胞中でミトコンドリアに掛かる力と化学的シグナルとの同時測定などの解析により「ミトコンドリアが、直接的にメカノストレスを化学的シグナルに変換するメカノセンサーとして機能する」という仮説を立て、検証を目指す。
今年度は、メカニカルストレス負荷によりミトコンドリア呼吸能が上昇することを見出した。この上昇はミトコンドリア内カルシウム濃度上昇により呼吸鎖酵素群の活性が亢進したことに起因すると考えられた。また、ミトコンドリアとERの相互作用をプローブで可視化解析したところ、細胞骨格の張力を弱めると、その相互作用量が低下することを見出した。また、相互作用を遺伝子工学的に抑制した時にメカニカルストレス負荷に誘導されるミトコンドリア内カルシウム濃度上昇が抑えられることを確認した。これらの結果はメカニカルストレス依存的にERとミトコンドリアの相互作用が変化し、ERからミトコンドリアへのカルシウム流入量が制御されていると示唆する。また、ミトコンドリアと細胞骨格との間の張力を測定する張力FRETセンサーの発現量を低く抑えた状態で用い、細胞にメカニカルストレスを負荷した際にはその張力が増強していることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ順調に解析を進め、作業仮説を支持する結果を得ている。また、研究計画の他の予定項目も着実に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、プロジェクトの成果をまとめるべく、メカニカルストレス依存的なミトコンドリア内カルシウム濃度の変化機構の分子的基盤とその生理的な意義の統合的な理解を目指す。注力する点は、①ミトコンドリア自体がメカノセンサーとして機能しているのか？あるいは、機械刺激受容チャネル等のメカノセンサーの下流で応答しているのか？解析する。その際、メカニカルストレス依存的なROS産生やSFK活性化が、ミトコンドリアの応答反応に関与しているのか、解析する。②また、ミトコンドリアとERの相互作用とERからミトコンドリアへのカルシウム移行メカニズムを解析する。③さらに、継続して、ミトコンドリアがメカノセンサーとして機能している可能性を調べるために、ミトコンドリアと細胞骨格との間の張力を測定し、ミトコンドリア・シグナル誘導との相関を解析する。
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