骨格筋ミトコンドリア活性を調節する酸素輸送担体の分子相互作用機序の解明

阐明调节骨骼肌线粒体活性的氧运输载体的分子相互作用机制

基本信息

批准号：
12J06321
负责人：
山田達也
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

まず本年度は前年度までに使用していた装置よりも高感度かつ確度の高い測定が可能な新たな装置を用いて、ミオグロビンがミトコンドリア呼吸にもたらす影響を再検証することから開始した。さらに、これまでに用いていたミオグロビンの過剰発現モデルに加えて、発現抑制モデルのデータを追加することでミオグロビンの発現量の特異的な操作がミトコンドリアの表現型に与える影響を検証した。その結果として、ミトコンドリアの酸素消費速度はミオグロビン過剰発現モデルで亢進し、発現抑制モデルではその影響がキャンセルされた。また、その呼吸亢進をもたらしているメカニズムとして最終的に酸素の還元をミトコンドリアにて担う呼吸鎖複合体4の酵素活性がミオグロビン量依存的に調節されていることも明らかにした。また、ミオグロビンの遺伝子改変モデルにおいて、複合体4を含む呼吸鎖複合体の量は変化していなかった。したがって、ミオグロビンは複合体4の酵素としての機能を修飾する役割があることを示した。ミオグロビンはミトコンドリアの呼吸鎖複合体4の機能を特異的に修飾していることが明らかにされたものの、どのようなメカニズムを介して、ミトコンドリアに辿り着き、複合体4と相互作用するかは明らかとはなっていない。そのメカニズムの一端を解明するためにミオグロビンと相互作用するタンパク質を網羅的に探索することとした。前年度までに構築したミオグロビン安定発現株から、免疫沈降によってMb-FLAGを精製した。この精製サンプルに含まれるタンパク質を質量分析によって網羅的に検出した。その結果、ミトコンドリアのタンパク質が複数検出され、ミトコンドリアへ細胞質からタンパク質を輸送する役割を持つHsc70が検出された。したがって、ミオグロビンがHsc70によってミトコンドリアまで輸送され、その後複合体4と相互作用する可能性が示唆された。

今年，我们首先使用一种新设备重新检查肌红蛋白对线粒体呼吸的影响，该设备的测量灵敏度和准确性比我们去年使用的设备更高。此外，通过将肌红蛋白表达抑制模型的数据添加到之前使用的肌红蛋白过度表达模型中，我们验证了肌红蛋白表达水平的特定操作对线粒体表型的影响。结果，在肌红蛋白过度表达模型中，线粒体耗氧率增加，而在肌红蛋白抑制模型中，这种效应被抵消。我们还揭示了呼吸链复合物 4 的酶活性（最终负责线粒体中的氧还原）以肌红蛋白量依赖性方式进行调节，作为呼吸增加的机制。此外，在肌红蛋白的转基因模型中，呼吸链复合物（包括复合物4）的数量没有变化。因此，肌红蛋白被证明具有改变复合物4的酶功能的作用。尽管已揭示肌红蛋白特异性修饰线粒体呼吸链复合物4的功能，但尚不清楚它通过什么机制到达线粒体并与复合物4相互作用。事实并非如此。为了阐明部分机制，我们决定全面寻找与肌红蛋白相互作用的蛋白质。 Mb-FLAG是通过免疫沉淀从截至前一年构建的肌红蛋白稳定表达菌株中纯化的。通过质谱法全面检测了该纯化样品中所含的蛋白质。结果，检测到多种线粒体蛋白，包括 Hsc70，它在将蛋白质从细胞质转运到线粒体中发挥作用。因此，推测肌红蛋白可能通过Hsc70转运至线粒体，然后与复合物4相互作用。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

骨格筋ミトコンドリア呼吸におけるミオグロビンの役割

肌红蛋白在骨骼肌线粒体呼吸中的作用

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田達也; 石澤里枝; Hamidie DR Ronald; 増田和実
通讯作者：
増田和実

Reply to Pancheva, Panchev, and Pancheva.

回复潘切瓦、潘切夫和潘切瓦。

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
3.3
作者：
Masuda K; Yamada T; Jue T.
通讯作者：
Jue T.

New insights for the factor regulating muscle mitochondrial respiration.

关于调节肌肉线粒体呼吸的因素的新见解。

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamada T; Jue T;Masuda K
通讯作者：
Masuda K

骨格筋ミトコンドリア呼吸のミオグロビン依存的調節.

骨骼肌线粒体呼吸的肌红蛋白依赖性调节。

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田達也; 石澤里枝; Hamidie R; 増田和実 :
通讯作者：
増田和実 :

Endurance training facilitates myoglobin desaturation during muscle contraction in rat skeletal muscle.

耐力训练促进大鼠骨骼肌肌肉收缩期间肌红蛋白去饱和。

DOI：
10.1038/srep09403
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Takakura H.; Furuichi Y.; Yamada T.; Jue T.; Ojino M.; Hashimoto T.; Iwase S.; Hojo T.; Izawa T.;Masuda K
通讯作者：
Masuda K