Imaging analysis of ER-mitochondria contact sites in living cells

小胞体-ミトコンドリア接触領域（EMCSs）は、カルシウムイオン輸送や脂質輸送などの細胞活動においての重要な役割を果たしていることが明らかにされてきているが、生細胞中でのEMCSsの定量やダイナミクスの解析は進んでいない。本研究では、２量体型蛍光タンパク質を利用したプローブを用いてEMCSsのライブセルイメージングを行い、そのダイナミクスを解析し、その制御機構とEMCSsが関与する生理機能のメカニズムの解明を目指す。特に、EMCSのダイナミクスとその機能の発現との相関を解析し、カルシウムイオン輸送の制御機構の分子基盤の解明を目指す。今年度、アルツハイマー病の発症に関わるアミロイドβペプチド（Aβ）のEMCSsの動態に対する影響を解析した。Aβは凝集し細胞内にカルシウムイオンを流入させ細胞死を誘導する。その際、ミトコンドリア・カルシウムイオン濃度も上昇させることが報告され、Aβ誘導の細胞死に寄与する可能性が示唆されている。アルツハイマー病モデル動物やAβを作用させた細胞では、EMCSs量や構成分子の発現が亢進していることから、Aβ作用においてEMCSsの関与が注目されている。実際、培養細胞にAβ刺激を行うとミトコンドリア内カルシウムイオン濃度の緩やかな上昇とともにEMCSsのシグナル量増加が誘導された。詳細な解析によりEMCS数の増加とともに個々のEMCSsが大きくなっていることができた。すなわち、EMCSsが変化しミトコンドリアへのカルシウムイオン移動を増強していると考えられている。この他、ミトコンドリアへのカルシウムイオンの移行を担うミトコンドリア・カルシウム・ユニポーターの機能阻害が、線虫の加齢やジストロフィー症モデルでの体壁筋機能減退を抑えることを見出した。

小胞体-ミトコンドリア接触領域（EMCSs）は、カルシウムイオン輸送や脂質輸送などの細胞活動においての重要な役割を果たしていることが明らかにされてきているが、生細胞中でのEMCSsの定量やダイナミクスの解析は進んでいない。本研究では、２量体型蛍光タンパク質を利用したプローブを用いてEMCSsのライブセルイメージングを行い、そのダイナミクスを解析し、その制御機構とEMCSsが関与する生理機能のメカニズムの解明を目指す。特に、EMCSのダイナミクスとその機能の発現との相関を解析し、カルシウムイオン輸送の制御機構の分子基盤の解明を目指す。今年度、アルツハイマー病の発症に関わるアミロイドβペプチド（Aβ）のEMCSsの動態に対する影響を解析した。Aβは凝集し細胞内にカルシウムイオンを流入させ細胞死を誘導する。その際、ミトコンドリア・カルシウムイオン濃度も上昇させることが報告され、Aβ誘導の細胞死に寄与する可能性が示唆されている。アルツハイマー病モデル動物やAβを作用させた細胞では、EMCSs量や構成分子の発現が亢進していることから、Aβ作用においてEMCSsの関与が注目されている。実際、培養細胞にAβ刺激を行うとミトコンドリア内カルシウムイオン濃度の緩やかな上昇とともにEMCSsのシグナル量増加が誘導された。詳細な解析によりEMCS数の増加とともに個々のEMCSsが大きくなっていることができた。すなわち、EMCSsが変化しミトコンドリアへのカルシウムイオン移動を増強していると考えられている。この他、ミトコンドリアへのカルシウムイオンの移行を担うミトコンドリア・カルシウム・ユニポーターの機能阻害が、線虫の加齢やジストロフィー症モデルでの体壁筋機能減退を抑えることを見出した。