核様体ダイナミクスに着目したミトコンドリア形態制御の新視点研究

关注核动力学的线粒体形态控制新视角

基本信息

批准号：
21K06066
负责人：
石原孝也
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka 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

近年の研究からミトコンドリアの形態はダイナミックに変化していることが分かり、その生理的意義についても理解され始めている。またミトコンドリアが保持する独自のゲノムであるmtDNAは核様体という構造を形成し、ミトコンドリア内膜に局在してダイナミックにその分布を変化させている。これまでの申請者らの研究成果からミトコンドリアの膜とゲノムが協調的に働き、ミトコンドリア機能を制御することが明らかになってきたが、その分子メカニズムの理解は進んでいなかった。今年度は、ATAD3というミトコンドリア内膜タンパク質が核様体の動態制御に関わっていることを明らかにし、研究成果として報告した。本研究成果ではATAD3がミトコンドリアの内膜に沿って核様体を輸送していること、さらにこの機能にはATAD3の加水分解活性と多量体を形成するドメインの両方が関わっていることを明らかにした。また、ATAD3を発現抑制した細胞では、ミトコンドリア内の核様体の大きさや分布が変化しており、呼吸に必要な呼吸鎖複合体を形成するいくつかのタンパク質が増加していた。このことから、核様体の動きや配置の制御がミトコンドリアの活性を調節していることがわかった。また、核様体のダイナミクスを理解するうえで重要な構造とその形成メカニズムの研究も進捗している。本研究からは、核ゲノムの構造を制御するメカニズムに類似したシステムがmtDNAの制御機構にも備わっていることを明らかにできつつある。

最近的研究表明线粒体形态发生动态变化，并且这种变化的生理意义开始被人们所理解。此外，线粒体DNA（线粒体维持的独特基因组）形成一种称为类核的结构，定位于线粒体内膜，并动态改变其分布。申请人之前的研究结果表明，线粒体膜和基因组共同作用来控制线粒体功能，但其背后的分子机制尚未完全了解。今年，我们发现一种名为 ATAD3 的线粒体内膜蛋白参与控制类核的动力学，并将其作为研究结果进行报道。这项研究的结果表明，ATAD3 沿着线粒体内膜转运核，并且 ATAD3 的水解活性和多聚体形成结构域都参与了这一功能。此外，在 ATAD3 表达受到抑制的细胞中，线粒体内核的大小和分布发生变化，形成呼吸所需的呼吸链复合物的几种蛋白质增加。这表明控制类核的运动和定位可以调节线粒体活性。结构和形成机制的研究也在取得进展，这对于理解类核的动力学非常重要。这项研究开始揭示，线粒体DNA控制机制配备了类似于控制核基因组结构的机制的系统。