ヒト培養細胞を用いたミトコンドリア核様体分配機構の解析

生体内において、ミトコンドリアDNA（mtDNA）はタンパク質と共に折りたたまれ、ミトコンドリア核様体と呼ばれる構造をとっている。mtDNAには、ミトコンドリアの呼吸活性に必須な遺伝子がコードされているため、細胞が正常に機能するためには、mtDNAが確実に伝達される必要がある。ひとつのミトコンドリア核様体には、複数コピーのmtDNAが含まれており、mtDNAの分配ユニットとして機能している。こうしたミトコンドリア核様体の数や大きさは、細胞内で厳密に制御されていると言われているが、どのように制御されているのかほとんどわかっていない。昨年度までの研究により、ジデオキシチジンを添加することで、mtDNAの複製を選択的に阻害すると、細胞周期の進行は正常であるのに対し、ミトコンドリア核様体数の増加が見られなくなることから、核様体数の制御、すなわち核様体の分裂は、mtDNAの複製を介して細胞周期と連動していることが示唆された。さらに、mtDNAの複製を亢進する機能をもつ遺伝子の一つを発現抑制すると、細胞周期が途中で停止してしまうにも関わらず、核様体数が増加することもわかってきた。これらの結果は、細胞周期、mtDNAの複製、核様体の分裂の三者をつなぐ分子メカニズムの解明につながるものと期待される。また、５秒間隔でライブイメージングを行うと、分裂と融合をしているように見えると、これまでに報告してきた。しかし、UV照射により色変換できるタンパク質を用いて核様体をラベルし、異なる色の核様体の動態を追ったところ、２つの核様体が融合しても、ほとんどタンパク質の交換が行われなかった。すなわち、頻繁に接触するにも関わらず、核様体間で中身の交換を行わないよう制御するメカニズムがあると思われる。このことは、mtDNAの娘細胞への伝達機構を解明するうえで重要な発見と考えられる。

生体内において、ミトコンドリアDNA（mtDNA）はタンパク質と共に折りたたまれ、ミトコンドリア核様体と呼ばれる構造をとっている。mtDNAには、ミトコンドリアの呼吸活性に必須な遺伝子がコードされているため、細胞が正常に機能するためには、mtDNAが確実に伝達される必要がある。ひとつのミトコンドリア核様体には、複数コピーのmtDNAが含まれており、mtDNAの分配ユニットとして機能している。こうしたミトコンドリア核様体の数や大きさは、細胞内で厳密に制御されていると言われているが、どのように制御されているのかほとんどわかっていない。昨年度までの研究により、ジデオキシチジンを添加することで、mtDNAの複製を選択的に阻害すると、細胞周期の進行は正常であるのに対し、ミトコンドリア核様体数の増加が見られなくなることから、核様体数の制御、すなわち核様体の分裂は、mtDNAの複製を介して細胞周期と連動していることが示唆された。さらに、mtDNAの複製を亢進する機能をもつ遺伝子の一つを発現抑制すると、細胞周期が途中で停止してしまうにも関わらず、核様体数が増加することもわかってきた。これらの結果は、細胞周期、mtDNAの複製、核様体の分裂の三者をつなぐ分子メカニズムの解明につながるものと期待される。また、５秒間隔でライブイメージングを行うと、分裂と融合をしているように見えると、これまでに報告してきた。しかし、UV照射により色変換できるタンパク質を用いて核様体をラベルし、異なる色の核様体の動態を追ったところ、２つの核様体が融合しても、ほとんどタンパク質の交換が行われなかった。すなわち、頻繁に接触するにも関わらず、核様体間で中身の交換を行わないよう制御するメカニズムがあると思われる。このことは、mtDNAの娘細胞への伝達機構を解明するうえで重要な発見と考えられる。