膜融合のin vitro再構成によるミトコンドリア外膜融合機構の解明

通过体外膜融合重建阐明线粒体外膜融合机制

基本信息

批准号：
21K06054
负责人：
伴匡人
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kurume University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞内のエネルギー生産工場として機能するミトコンドリアは、融合・分裂によりその形態を制御する動的な細胞小器官である。融合・分裂は形態のみならず、ミトコンドリアの多彩な機能の制御に必須の現象であるが、融合・分裂に中心的な役割を持つGTP加水分解タンパク質（GTPase）がどのように機能するのか？その詳細については不明な点が多く残されている。これまでに精製タンパク質と、人工脂質二重膜小胞（リポソーム）を用いた膜融合反応の試験内再構成により、ミトコンドリア内膜融合の分子機構解明に努めてきた。本研究では哺乳動物のミトコンドリア外膜融合GTPase mitofusin(Mfn)の膜融合における膜結合・膜融合の駆動力、分子機構を明らかにするために、詳細解析を行っている。令和4年度は、令和3年度に確立したMfn2による膜融合の試験管内再構成を使い、膜融合反応の詳細解析を行った。まず膜融合におけるGTP加水分解の寄与を解析した。Mfn2による膜融合は、GTPを加えた時にのみ観察され、GDP及びGTP非加水分解アナログを加えた時には観察されなかった。培養細胞や単離ミトコンドリアを用いた先行研究と同様に、Mfn2による膜融合は、GTP加水分解に依存することを示した。またミトコンドリア内膜融合GTPase OPA1とは異なり、融合する両側の膜にMfn2が含まれる場合に、有意な膜融合が観察された。続いて、膜融合反応における脂質膜組成の解析を行った。Mfn2はミトコンドリア以外にも、小胞体に局在し、ミトコンドリアと小胞体の繋留に機能することが報告されている。小胞体膜をモデルとしたリポソームに、Mfn2を挿入したところ、GTP存在下でも膜融合の著しい低下が観察された。これらの結果から、Mfn2による膜融合は、GTP加水分解及び、脂質膜の脂質組成に依存することが分かった。

线粒体作为细胞内能量生产工厂，是通过融合和裂变控制其形态的动态细胞器。融合和裂变是重要的现象，不仅控制着线粒体的形态，而且控制着线粒体的各种功能，但在融合和裂变中发挥核心作用的GTP水解蛋白（GTPase）是如何发挥作用的呢？许多细节仍不清楚。迄今为止，我们一直致力于通过使用纯化蛋白和人工脂质双膜囊泡（脂质体）对膜融合反应进行实验重建来阐明线粒体内膜融合的分子机制。本研究通过详细分析，阐明哺乳动物线粒体外膜融合GTP酶线粒体融合蛋白（Mfn）膜融合中膜结合和膜融合的驱动力和分子机制。在 2020 财年，我们利用 2021 财年建立的 Mfn2 介导的膜融合的体外重建，对膜融合反应进行了详细分析。首先，我们分析了 GTP 水解对膜融合的贡献。仅当添加 GTP 时才观察到 Mfn2 的膜融合，而当添加 GDP 和 GTP 不可水解类似物时则观察不到。与之前使用培养细胞和分离线粒体的研究类似，我们表明 Mfn2 的膜融合依赖于 GTP 水解。此外，与线粒体内膜融合GTPase OPA1不同，当Mfn2包含在要融合的两个膜中时，观察到显着的膜融合。接下来，我们分析了膜融合反应中脂质膜的组成。除线粒体外，Mfn2 也定位于内质网，据报道其在束缚线粒体和内质网中发挥作用。当将 Mfn2 插入以内质网膜为模型的脂质体中时，即使在 GTP 存在的情况下，也观察到膜融合的显着降低。这些结果表明，Mfn2 的膜融合取决于 GTP 水解和脂质膜的脂质组成。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ミトコンドリア膜融合反応の試験管内再構成

线粒体膜融合反应的体外重建

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴匡人;石原直忠
通讯作者：
石原直忠

ミトコンドリア外膜融合の分子機構解明に向けた膜融合の試験管内再構成

膜融合的体外重建阐明线粒体外膜融合的分子机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴匡人;石原直忠
通讯作者：
石原直忠

再構成実験によるミトコンドリア外膜融合機構の解明

通过重建实验阐明线粒体外膜融合机制

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴匡人;石原直忠
通讯作者：
石原直忠

試験管内再構成によるミトコンドリア膜融合機構の解明

通过体外重建阐明线粒体膜融合机制

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴匡人;石原直忠
通讯作者：
石原直忠

ミトコンドリアダイナミクス

线粒体动力学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shinohara Ryota;Furuyashiki Tomoyuki;石原直忠ほか82名
通讯作者：
石原直忠ほか82名

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

伴匡人其他文献

Direct observation of amyloid fibril growth

直接观察淀粉样原纤维的生长

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴匡人
通讯作者：
伴匡人

ネワール族の住まいをつくりだす空間概念の連続性と変化-ネパール・カトマンドゥ盆地のキルティプールの場合-

创造尼瓦尔住宅的空间概念的连续性和变化——以尼泊尔加德满都谷地吉尔蒂普尔为例——

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
日本建築学会計画系論文集 74巻(印刷中)
影响因子：
0
作者：
Ishizuka-Katsura;Y.;et. al.;伴匡人;飯田滋;島谷善平;谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)
通讯作者：
谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)

ソンティ(ティハール)におけるネワール族の人びとの行動ネパール・カトマンドゥ盆地・ボデにおけるフィールドワーク報告その2

尼泊尔加德满都谷地博德桑蒂（蒂哈尔）尼瓦尔人的行为实地考察报告第 2 部分

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
民俗建築(民俗建築学会編) 第135号(印刷中)
影响因子：
0
作者：
Ishizuka-Katsura;Y.;et. al.;伴匡人;飯田滋;島谷善平;谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授);谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授);塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)・谷内麻里子(日木学術振興会・特別研究員)
通讯作者：
塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)・谷内麻里子(日木学術振興会・特別研究員)

ミトコンドリア膜融合GTPase OPA1による膜融合機構の解析

线粒体膜融合GTPase OPA1分析膜融合机制

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
伴匡人;石原直忠
通讯作者：
石原直忠

ブトゥとドゥクゥ・コタのあるネワール族の住まいネパールカトマンドゥ盆地・キルティプールにおけるフィールド・ワーク報告その1

尼泊尔加德满都谷地基尔蒂普尔 (Kirtipur) 的实地工作报告，尼瓦尔部落 (Butu) 和杜库科塔 (Dukku Kota) 的故乡，第 1 部分

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
民俗建築(民俗建築学会編) 第133号
影响因子：
0
作者：
Ishizuka-Katsura;Y.;et. al.;伴匡人;飯田滋;島谷善平;谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授);谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授);塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)・谷内麻里子(日木学術振興会・特別研究員);ラトナ・ケサリ・プラジャパティ(美作大学大学院生活科学研究科博士前期課程・大学院生)・谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授);ラトナ・ケサリ・プラジャパティ(美作大学大学院生活科学研究科博士前期課程・大学院生)・谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授);谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・ラトナ・ケサリ・プラジャパティ(美作大学大学院生活科学研究科博士前期課程・大学院生)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)
通讯作者：
谷内麻里子(日本学術振興会・特別研究員)・ラトナ・ケサリ・プラジャパティ(美作大学大学院生活科学研究科博士前期課程・大学院生)・塩谷壽翁(美作大学大学院・教授)