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

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。

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。