膜脂質に注目したオルガネラ膜構築の分子機構に関する研究

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本年度は、ミトコンドリア膜のオルガネラ膜を構成する生体膜脂質であるカルジオリピン(CL)について、生合成系鍵酵素CLSに着目し、その酵素遺伝子を破壊したシロイヌナズナ変異体clsを用いて、生体膜構築に挙ける脂質分子種の機能を明らかにすることを目的とした。今年度は、昨年度得られたclsの個体を詳細に観察し、発達したクリステ様構造をもった巨大なミトコンドリアを確認した。そこで、ミトコンドリアに局在する種々の蛍光タンパク質を使った観察を行ったと.ころ、ミトコンドリア分裂に関わる蛋白質の局在や、植物の変異体で初めてミトコンドリアの融合にも異常が確認された。これらの結果は、興味深いことにCLはその存在量が多いミトコンドリアクリステだけでなく、未だ謎の多いミトコンドリア全体の膜構築に深く関与することを示している。その他、ペルオキシソームへのタンパク質輸送異常も示唆されたことから、ミトコンドリアとペルオキシソームへのタンパク質輸送がミトコンドリアにCLが存在することによって区別されている可能性がある。他方、CLはミトコンドリア膜構造の中核をなす、細胞の構成的要素と考えられるにも関わらず、CLS遺伝子が特定の細胞で高発現することを昨年度明らかにした。今年度、それらの細胞において細胞当たりのミトコンドリアが多いことを発見した。これまで、ミトコンドリアの機能欠損は細胞質優性不稔など呼吸活性の高い花粉の機能と関連づけられることが多かったが、ミトコンドリア数と呼吸活性は必ずしも一致せず、高等植物において呼吸活性以外のミトコンドリア機能が重要な役割を果たすことを示唆する初めての例となった。本研究課題を通して、CLSがミトコンドリア膜の構築を制御することで高等植物において何らかの重要な役割を果たしていることが明らかとなった。