ミトコンドリアにコードされるタンパク質への変異導入による脳変性疾患発症機構の解明

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本研究の目的は、核に導入した変異ミトコンドリア遺伝子産物がミトコンドリアに輸送されるか?その結果複合体Iの機能を阻害するか?複合体Iの阻害が細胞にどのような影響を及ぼすか?である。この方法を用いて脳変性疾患のメカニズムの解明に応用しようとするものである。NADHデヒドロゲナーゼ6(ND6)遺伝子をミトコンドリア型のコドンから部位特異的変異によって核型のコドンに変換した。この遺伝子をもつプラスミドを大腸菌に導入するとコロニーが生育せず、ND6が大腸菌で発現すると毒性が強いことがわかった。その対策として低コピープラスミドにサブクローンすることを試みた。ND6遺伝子の塩基配列を確認するとND6遺伝子は核型コドンに変換されていることがわかった。ND6遺伝子に疎水性タンパク質をもミトコンドリアに標的化できるシグナル配列をつないだ。この段階までは成功したと言える。次の段階として、遺伝子を導入し正常な培養細胞で発現させその局在を確認した。遺伝子の導入は確認した。しかしながら、培養細胞での発現は認められなかった。ミトコンドリアへ効率よく局在化させるために、ミトコンドリアシグナルの接続位置を微調整した。次にmtDNAに変異を持ち呼吸鎖複合体Iの発現が著しく減少している培養細胞へこの遺伝子を導入し、ミトコンドリア機能が回復することを確認した。しかし、いずれの方法でもND6がミトコンドリア内に移行した証拠は認められなかった。以上の結果は、ミトコンドリア遺伝子にコードされるタンパク質は、ミトコンドリア外から導入できるタンパク質とそうでないタンパク質があるが存在することを示している。