Biochemical study about the regulatory mechanism for mitochondrial genome replication and maintenance

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真核生物において、ミトコンドリアは細胞活動に必要なエネルギーであるATPの産生を担う細胞内小器官である。ミトコンドリア独自のゲノムmtDNAは1細胞当たり数千コピー存在し、ATP産生に必須の電子伝達系の酵素群を発現する。従ってmtDNAのコピー数や遺伝情報の安定維持は健康な生命活動において重要である。mtDNA複製は核DNA複製装置と異なる因子で構成され、リーディング鎖-ラギング鎖共役型あるいは非共役型の複製開始機構が適切に使い分けられる（Yasukawa and Kang, 2018）。このようにmtDNA複製の全容が明らかにありつつある一方で、mtDNA複製モード（リーディング鎖-ラギング鎖共役型）やコピー数の制御機構は未解明である。本研究ではmtDNA複製の試験管内解析系を新たに構築し、その詳細なメカニズムや制御機構の解明を目指す。申請者は研究計画に沿って試験管内でのmtDNA複製反応を検討し、現在までにミトコンドリア由来蛋白質抽出液と精製mtDNAとを混ぜることにより部分的にmtDNA複製反応を誘導させることに成功した（九州大学理学研究院　高橋　達郎　教授との共同研究を含む）。一方で、試験管内mtDNA複製系には複製開始の特異性やヌクレアーゼ活性が高いといった問題点が残っており、今後もさらなる検討を要する。加えて、第二の計画である精製ミトコンドリア画分を用いたmtDNAコピー数解析系の構築を進めている。今後も研究計画に沿って試験管内で精製タンパク質をミトコンドリア内に移行させる実験を試みることでmtDNA複製制御機構の解明を目指す。