機能未知遺伝子HPGBの機能解析

ミトコンドリアは絶えず分裂・融合を繰り返しており、この分裂融合機構がミトコンドリアおよび細胞の機能維持に重要であることが、近年明らかになりつつある。我々は、膵ランゲルハンス氏島特異的マイクロアレイ解析の過程で機能未知遺伝子HPGB (hyperplasia-associated gene of beta cell)を新規に同定し、前年度までの研究により、HPGBがミトコンドリア内膜の融合を阻害する作用を有する可能性を見出した。本年度は、HPGBのミトコンドリア融合阻害作用のメカニズム・意義を明らかにすることを目的とした検討を行い、以下の成果を得た。界面活性剤とProteinase Kの処置による分解感受性について、ミトコンドリアの各コンパートメントに存在するタンパク質と比較した結果、HPGBがミトコンドリアマトリクスに局在することを示唆する結果を得た。異なるミトコンドリア局在性蛍光タンパクを発現する細胞の融合評価系を用い、ミトコンドリア内容物の交換の可否を評価したころ、HPGBを発現するミトコンドリアは、マトリクス成分は交換できない一方で、外膜や膜間スペースの成分は交換できることを明らかにした。以上、ミトコンドリア内局在とミトコンドリア間物質交換能の解析結果から、HPGBはミトコンドリア内膜の内側からの作用によって、同内膜融合を特異的に阻害する因子であることを示唆した。また、部分欠失変異体の解析から、内膜融合の阻害作用には、HPGBのN末端より20から49番目のアミノ酸領域が必須であることを見出した。さらに、HPGB発現細胞をミトコンドリア膜電位依存性蛍光色素Mitotracker CMXRosで染色したところ、HPGBには膜電位が低下したミトコンドリアに集積する特性がある可能性を見出した。これらの発見は、HPGBが膜電位の低下したミトコンドリアに集積し、その融合阻害を介して他の正常なミトコンドリアの融合反応系から、特定ミトコンドリアを隔離する機能分子である可能性を示し、ミトコンドリア機能低下に関連する疾患群(神経変性疾患、代謝性疾患、老化等)の分子病態解明への新規アプローチをもたらすものと考えられる。

ミトコンドリアは絶えず分裂・融合を繰り返しており、この分裂融合機構がミトコンドリアおよび細胞の機能維持に重要であることが、近年明らかになりつつある。我々は、膵ランゲルハンス氏島特異的マイクロアレイ解析の過程で機能未知遺伝子HPGB (hyperplasia-associated gene of beta cell)を新規に同定し、前年度までの研究により、HPGBがミトコンドリア内膜の融合を阻害する作用を有する可能性を見出した。本年度は、HPGBのミトコンドリア融合阻害作用のメカニズム・意義を明らかにすることを目的とした検討を行い、以下の成果を得た。界面活性剤とProteinase Kの処置による分解感受性について、ミトコンドリアの各コンパートメントに存在するタンパク質と比較した結果、HPGBがミトコンドリアマトリクスに局在することを示唆する結果を得た。異なるミトコンドリア局在性蛍光タンパクを発現する細胞の融合評価系を用い、ミトコンドリア内容物の交換の可否を評価したころ、HPGBを発現するミトコンドリアは、マトリクス成分は交換できない一方で、外膜や膜間スペースの成分は交換できることを明らかにした。以上、ミトコンドリア内局在とミトコンドリア間物質交換能の解析結果から、HPGBはミトコンドリア内膜の内側からの作用によって、同内膜融合を特異的に阻害する因子であることを示唆した。また、部分欠失変異体の解析から、内膜融合の阻害作用には、HPGBのN末端より20から49番目のアミノ酸領域が必須であることを見出した。さらに、HPGB発現細胞をミトコンドリア膜電位依存性蛍光色素Mitotracker CMXRosで染色したところ、HPGBには膜電位が低下したミトコンドリアに集積する特性がある可能性を見出した。これらの発見は、HPGBが膜電位の低下したミトコンドリアに集積し、その融合阻害を介して他の正常なミトコンドリアの融合反応系から、特定ミトコンドリアを隔離する機能分子である可能性を示し、ミトコンドリア機能低下に関連する疾患群(神経変性疾患、代謝性疾患、老化等)の分子病態解明への新規アプローチをもたらすものと考えられる。