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Study on mechanisms for maintenance of mitochondrial DNA integrity

线粒体DNA完整性维持机制研究

基本信息

批准号：
20K06498
负责人：
凌楓
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

真核生物のモデルとして出芽酵母は20世代でミトコンドリアDNA(mtDNA)のホモプラスミーになる性質を持つ。出芽酵母をモデルにして得られた実験データの再現性が得られるという特徴を持っている。出芽酵母の経時寿命維持においてmtDNAの組換酵素Mhr1の働きが欠かせないという結果をすでに得た。しかし、なぜMHR1遺伝子上の点突然変異(mhr1-1)が出芽酵母の経時寿命を顕著に短縮するかについて不明なままである。本年度はアポトーシスの活性化因子をコードする遺伝子YCA1の破壊変異をmhr1-1変異細胞に導入すると、delta_yca1 mhr1-1の二重変異株は野生型出芽酵母とほぼ同様な経時寿命を示したことを見出した。この結果から、mtDNAの組換能がアポトーシスの活性化を抑制することで出芽酵母の経時寿命の維持に役割を果していることが示唆された。細胞のヘテロプラスミーにおいて複製開始点を持つ、レプリコンの小さい欠失変異mtDNA が野生型mtDNAより優勢的に複製することができる。出芽酵母においてはこの現象が超抑制複製(hypersuppressiveness)として知られている。また、活性酸素種(ROS)によって活性化される組換え依存型ローリングサークル型mtDNA複製に依存すること、TCA回路が活性化すると細胞内のROS発生量が増えることが知られている。本年度では、0.5%のグルコースを炭素源とする培地においては、2%のグルコースを炭素源とする培地で培養した出芽酵母細胞内のROSの発生量より少ないことが起き、欠失変異mtDNAの優勢複製も予想通り、抑制されることを見出した。これの結果からTCA回路を調節することで欠失変異mtDNAの優勢複製を抑制することができると示唆された。

Eukaryotic budding yeasts have been developing for 20 generations and their properties remain unchanged. The reproducibility of budding yeast is determined by the characteristics of budding yeast. The time span of budding yeast is maintained by mtDNA assembly enzyme Mhr1. The point on the MHR1 gene suddenly changed (mhr1-1), and the life span of budding yeast was shortened. This year, the activation factor of the mutant YCA1 was introduced into the mutant cell, and the mutant delta_yca1 mhr1 -1 was introduced into the wild-type budding yeast. As a result, mtDNA transduction was inhibited, and the survival of budding yeast was inhibited. The replication start point of the cell is maintained, and the replication start point of the wild type mtDNA is maintained. The phenomenon of budding yeast is hyperrepressiveness. The activation of ROS in the TCA loop increases the production of ROS in cells dependent on mitochondrial replication. This year, 0.5% of the total number of carbon sources and 2% of the total number of carbon sources in the culture of budding yeast cells ROS production was reduced, and the loss of mtDNA dominant replication was reduced. The result is that the TCA loop is regulated, and there is a lack of variation in mtDNA replication.