高分子量Gタンパク質mOPA1によるミトコンドリア形態変化機構の細胞生理学的解析

マウス脳の神経細胞において高発現している高分子量GTP結合タンパク質(mOPA1)は、そのヒトにおける相同遺伝子の変異により遺伝性1型視神経萎縮症が引き起こされることより、神経細胞の生存・維持に関する重要な機能を果たしていることが示唆される。疾患家系におけるOPA1遺伝子の塩基配列調査により、OPA1遺伝子中の多様な場所における変異が疾患変異となりうることが明らかにされてきた。今年度の本研究においては、疾患の原因となるアミノ酸点変異を導入したマウスクローンの変異体を作製し、培養細胞に遺伝子導入したときのミトコンドリア形態に与える影響について検討することにより、それぞれの疾患変異の機能的意義についての考察を行った。疾患変異のうちアミノ酸点変異に由来するものについて、mOPA1の相当する変異体を作製し、COS-7細胞に遺伝子導入した。その結果、すべての変異体はミトコンドリアに局在することが観察された。しかしミトコンドリア形態に与える影響は変異体間で異なり、作製した16種類の点変異体の表現型は以下の4グループに分けられた。(1)GTPへの結合能を失った変異体と類似のもの、(2)GTPase活性を失った変異体と類似のもの、(3)C末端欠失変異体と類似のもの、(4)野生型mOPA1と類似のもの。特に(1)に分類されるもの(E270K・D273A)は、その変異がGTP結合ドメインの近辺に位置しており、mOPA1のGTP結合能に影響を与えることが強く示唆された。また培養細胞に上記変異体を発現させたときに観察されるミトコンドリア断片化能が、作製したほとんどにおいて野生型と異なったという今回の結果から、OPA1のミトコンドリア形態に与える機能の変化が視神経萎縮症の原因の一部となっていることが推察された。

マウス脳の神経細胞において高発現している高分子量GTP結合タンパク質(mOPA1)は、そのヒトにおける相同遺伝子の変異により遺伝性1型視神経萎縮症が引き起こされることより、神経細胞の生存・維持に関する重要な機能を果たしていることが示唆される。疾患家系におけるOPA1遺伝子の塩基配列調査により、OPA1遺伝子中の多様な場所における変異が疾患変異となりうることが明らかにされてきた。今年度の本研究においては、疾患の原因となるアミノ酸点変異を導入したマウスクローンの変異体を作製し、培養細胞に遺伝子導入したときのミトコンドリア形態に与える影響について検討することにより、それぞれの疾患変異の機能的意義についての考察を行った。疾患変異のうちアミノ酸点変異に由来するものについて、mOPA1の相当する変異体を作製し、COS-7細胞に遺伝子導入した。その結果、すべての変異体はミトコンドリアに局在することが観察された。しかしミトコンドリア形態に与える影響は変異体間で異なり、作製した16種類の点変異体の表現型は以下の4グループに分けられた。(1)GTPへの結合能を失った変異体と類似のもの、(2)GTPase活性を失った変異体と類似のもの、(3)C末端欠失変異体と類似のもの、(4)野生型mOPA1と類似のもの。特に(1)に分類されるもの(E270K・D273A)は、その変異がGTP結合ドメインの近辺に位置しており、mOPA1のGTP結合能に影響を与えることが強く示唆された。また培養細胞に上記変異体を発現させたときに観察されるミトコンドリア断片化能が、作製したほとんどにおいて野生型と異なったという今回の結果から、OPA1のミトコンドリア形態に与える機能の変化が視神経萎縮症の原因の一部となっていることが推察された。