Understanding the cellular response to calcium influx based on endoplasmic reticulum-mitochondria interaction

基于内质网-线粒体相互作用了解细胞对钙流入的反应

• 批准号: 22KJ3086
• 负责人: 須田 晃治郎
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3086/
• 关键词: カルシウム; ミトコンドリア; 小胞体; オルガネラ膜接触; 細胞死

細胞内への過剰なCa2+流入は、細胞老化や細胞死の原因の一つであり、小胞体とミトコンドリアは、細胞質に流入した過剰なCa2+を取り込み、細胞質Ca2+濃度を一定に保つ役割を果たす。本研究では、細胞内へのCa2+流入が小胞体-ミトコンドリア連携に与える影響を可視化し、その制御分子を同定すること、その分子が細胞老化や細胞死に与える影響を解明することを目的とした。Ca2+流入後の細胞内Ca2+動態を観察した結果、小胞体のCa2+濃度は一過的に上昇した後、数分で基底レベルに回復する一方で、ミトコンドリアのCa2+濃度は24時間以上にわたり緩やかに上昇し続けた。このことから、細胞内への高濃度Ca2+流入時には、短期的には小胞体が、長期的にはミトコンドリアがCa2+を取り込むことが示唆された。次に、小胞体-ミトコンドリア間のCa2+輸送に重要な役割を持つミトコンドリア-小胞体接触領域（Mitochondria-associated ER membrane: MAM）を観察した結果、Ca2+流入後にMAMが増加することが明らかとなった。さらに、既報のMAM形成因子であるPDZD8をノックダウンすると、細胞内へのCa2+流入後のミトコンドリアCa2+濃度の上昇が抑制され、細胞質Ca2+濃度が顕著に上昇し細胞死に至った。これらの結果から、細胞内へのCa2+流入によるMAMの形成と、それを介したCa2+輸送が、高濃度Ca2+流入刺激を受けた細胞の生存に必要であることが示唆された。さらに、Ca2+流入後にMAMでの局在が増加するタンパク質を探索し、Ca2+流入後のミトコンドリアCa2+濃度の上昇と細胞の生存に必要なMAM局在タンパク質の候補を同定した。

Intracellular Ca2+ influx, cell aging and cell death are the causes of cell death, cell body and cytoplasm influx, and cytoplasmic Ca2+ concentration is maintained. The aim of this study is to visualize the effects of intracellular Ca2 + influx on cellular aging and cell death, and to elucidate the effects of intracellular Ca2 + influx on cellular aging and cell death. After Ca2 + influx, the intracellular Ca2 + concentration increased gradually, and then recovered gradually. The Ca2 + concentration decreased gradually after more than 24 hours. When Ca2 + is introduced into the cells, the Ca2 + concentration is high, and the Ca2 + concentration is low. Second, the Mitochondria-associated ER membrane (MAM) was observed to increase Ca2 + transport between the two cells. In addition, PDZD8, a previously reported MAM-forming factor, inhibited the increase of intracellular Ca2 + concentration after intracellular Ca2 + influx, and increased cytoplasmic Ca2 + concentration until cell death. The results showed that the intracellular Ca2 + influx was necessary for MAM formation, Ca2 + transport and high Ca2 + influx stimulation. In addition, MAM increased after Ca2 + influx, and MAM increased after Ca2 + influx, which was necessary for cell survival.

项目成果

細胞膜損傷に伴うミトコンドリアへのカルシウムの過剰蓄積は細胞老化を引き起こす

与细胞膜损伤相关的线粒体中钙的过量积累导致细胞衰老

• 发表时间: 2022
• 作者: 須田晃治郎;Nurhanani Razali;森山陽介;河野恵子
• 通讯作者: 河野恵子