ピースミールマイトファジーにおける膜構造変換プロセスの3次元モデル解析

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『マイトファジー』とは、細胞内大規模分解系であるオートファジーを介してミトコンドリアを選択的に分解する現象であり、ミトコンドリア機能の異常性から生体を守ろうとする重要な細胞応答機構である。近年になり、鉄欠乏もしくは低酸素ストレスのような生理学的環境変化によって、ミトコンドリア構造の一部がかじりとられる‘ピースミール’マイトファジーが誘起されることが分かってきた。この時小胞体を介して新生される『隔離膜』がミトコンドリアの標的領域を隔離するはすであるが、その膜構造変化の詳細については不明な点が多く残されていた。本研究では同マイトファジーの進行プロセスを微細形態学的な見地から明らかにすることを目的としている。本年度は、独自に改良・確立した電子顕微鏡法（隔離膜検出のための特殊固定法と電子線トモグラフィー）を用いた解析を行った。その結果、ミトコンドリアの出芽様領域を隔離膜が密着するように囲い込み、その隔離膜の伸長端と小胞体との間には細管状もしくは線状の構造が形成されていることが明らかとなった。すなわち、ミトコンドリア部分隔離の実際と隔離膜形成のための脂質変換箇所の実像を詳細な３次元モデルとして表すことに成功した。また、ピースミールマイトファジーの極めて初期の段階（ミトコンドリアの標的領域が平坦である状態）では、近傍に小胞体の集積を伴う短い隔離膜がミトコンドリア表面に密着して形成されていることが分かった。以上のことから、ピースミールマイトファジーが発動すると、小胞体を経由した隔離膜形成がミトコンドリア表面上で開始し、その後の継続的な隔離膜の密着的伸長によってミトコンドリア構造の部分隔離が進行すると考えられた。