軸索内に停止型ミトコンドリアを一様に分布させる機構の解明

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軸索内に散在する停止型ミトコンドリアは、局所的に必要なATPを供給することで軸索形態の維持に重要な役割を担うと考えられる。このため、停止型ミトコンドリアの分布を調節するシステムが存在すると予想されるが、その実態は不明である。前年度までの研究結果により、軸索内のミトコンドリアの一様な分布が、ミトコンドリアが産生するATPの濃度勾配に従って制御されることが示唆された。そこでATPの産生異常によりミトコンドリアの分布が変化するか検証を試みた。軸索全体でのATP産生の変化は、ミトコンドリアの運動性を変化させたものの、軸索全体におけるこれらの分布には大きな影響を与えなかったため、ミトコンドリアの機能の不均一性とミトコンドリアの間隔の関連を解析した。OPA1はミトコンドリア内膜の融合に必要な因子であり、その阻害は、ミトコンドリアの品質管理機構を破綻させ、神経変性疾患の原因となる。小脳顆粒細胞においてOPA1のRNAiを行うことで、サイズの小さいミトコンドリアや、膜電位を消失したミトコンドリアが増加することが確認できた。これらのミトコンドリアと隣接するミトコンドリアとの距離を解析した結果、同じ軸索の正常なミトコンドリアと比較して間隔が有意に小さいことが示された。これらのミトコンドリアが産生するATPは他のミトコンドリアと比較して少ないことが想定されるため、本研究の結果はミトコンドリアが産生するATPの濃度勾配に従って軸索内のミトコンドリアの分布が調節されるというモデルを支持する。加えて、ミトコンドリアの分布の解析から軸索内のミトコンドリアの異常を検出できる可能性を示した。