ミトコンドリア分裂の分子機構とその進化的変遷の解析

真核細胞にとってミトコンドリアはエネルギーを供給するもっとも重要なオルガネラである。ミトコンドリアは独自のゲノムを有し、分裂によってその数を増やすことが出来るため、真核細胞が分裂して増えるためにはミトコンドリアの分裂は厳密に制御されなくてはいけない。またアポトーシスにおけるミトコンドリアの断片化も分裂機構によって行われていることも示唆されている。しかしながら細胞周期とミトコンドリア分裂の相関のメカニズムはほとんど明らかではない。本研究では、昨年度までにオルガネラ分裂研究のモデルである原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)においてミトコンドリアおよび葉緑体の分裂はそれぞれ独立に細胞周期の制御下にあることを示した。本年度はこの成果を基盤としてオルガネラ分裂の停止と誘導の系を構築した。様々な阻害剤を用いることで細胞周期を特定の段階に停止させ、細胞周期とリンクしている葉緑体とミトコンドリアの分裂を各段階で停止あるいは誘導することが出来るのである。この系を用いることによってオルガネラ分裂装置タンパク質の精製が実現可能となった。実際に精製されたミトコンドリア分裂装置はこれまでに同定されているダイナミン様タンパク質と新奇のタンパク質が主な構成成分であることが質量分析によって明らかとなった。この新奇なミトコンドリア分裂タンパク質をMda1(Mitochondrial Division apparatus 1)と命名し、その性質を解析した結果、ダイナミンタンパク質よりも前段階からミトコンドリア分裂面に局在すること、そしてIn vitroにおいて自己重合することから、ミトコンドリア分裂装置としての中心的な構造体であることが示唆された。本研究はミトコンドリア分裂装置の単離を世界で初めて成功させたものである。

真核細胞にとってミトコンドリアはエネルギーを供給するもっとも重要なオルガネラである。ミトコンドリアは独自のゲノムを有し、分裂によってその数を増やすことが出来るため、真核細胞が分裂して増えるためにはミトコンドリアの分裂は厳密に制御されなくてはいけない。またアポトーシスにおけるミトコンドリアの断片化も分裂機構によって行われていることも示唆されている。しかしながら細胞周期とミトコンドリア分裂の相関のメカニズムはほとんど明らかではない。本研究では、昨年度までにオルガネラ分裂研究のモデルである原始紅藻Cyanidioschyzon merolae(シゾン)においてミトコンドリアおよび葉緑体の分裂はそれぞれ独立に細胞周期の制御下にあることを示した。本年度はこの成果を基盤としてオルガネラ分裂の停止と誘導の系を構築した。様々な阻害剤を用いることで細胞周期を特定の段階に停止させ、細胞周期とリンクしている葉緑体とミトコンドリアの分裂を各段階で停止あるいは誘導することが出来るのである。この系を用いることによってオルガネラ分裂装置タンパク質の精製が実現可能となった。実際に精製されたミトコンドリア分裂装置はこれまでに同定されているダイナミン様タンパク質と新奇のタンパク質が主な構成成分であることが質量分析によって明らかとなった。この新奇なミトコンドリア分裂タンパク質をMda1(Mitochondrial Division apparatus 1)と命名し、その性質を解析した結果、ダイナミンタンパク質よりも前段階からミトコンドリア分裂面に局在すること、そしてIn vitroにおいて自己重合することから、ミトコンドリア分裂装置としての中心的な構造体であることが示唆された。本研究はミトコンドリア分裂装置の単離を世界で初めて成功させたものである。