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パーキンソン病やがんに関連する不良ミトコンドリアを可視化するセンサー開発-千葉大

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2021年10月07日 AM11:30

不良ミトコンドリアがどんなときに生じるのかを調べるのは困難だった

千葉大学は10月6日、パーキンソン病やがんの一因とされている不良ミトコンドリアを蛍光タンパク質によって可視化する、不良ミトコンドリアセンサー「」を開発したと発表した。この研究は、同大大学院理学研究院の板倉英祐准教授らの研究グループによるもの。研究成果は、「Journal of Biological Chemist」に掲載されている。


画像はリリースより

細胞小器官のひとつであるミトコンドリアは、糖分や脂質からエネルギーを産生する重要な役割を担う。一方で、ミトコンドリアは活性酸素などのストレスによりダメージを受けやすく、それにより不良ミトコンドリアとなると、その蓄積が細胞に悪影響を与え、パーキンソン病神経疾患やがんの発生など多くの疾患の原因となる。そのため、どのようなときに不良ミトコンドリアが生じるのかを調べることが重要だが、これまで特定のストレスしか検出できない限定的な方法しかなかった。

不良ミトコンドリアの増加を色で識別、局所的なミトコンドリアストレスの解析も可能

PINK1遺伝子は、パーキンソン病の原因遺伝子の一つとして知られている。これまでの研究からPINK1タンパク質は健康な細胞では速やかに分解される一方で、不良ミトコンドリア外膜上では安定化して留まることが知られている。

研究グループは今回、この性質を利用しPINK1を不良ミトコンドリアのマーカーとして活用するため、PINK1とGFP(緑色蛍光タンパク質)、T2A(自切配列)、RFP(赤色蛍光タンパク質)、Omp25(ミトコンドリア外膜タンパク質)から成るMito-Pain(DNAベクター)を作製した。Mito-Painを細胞に導入すると、1つのmRNAからPINK1-GFPとRFP-Omp25タンパク質が等量ずつ産生される。RFP-Omp25は全てのミトコンドリア膜上に局在する。一方で、PINK1-GFPは不良ミトコンドリアの膜上のみに安定して局在する。つまり、健康なミトコンドリアはRFPのみ、不良ミトコンドリアはRFPとGFP両方を保持するため、黄色(赤と緑の混合色)の比率増加を不良ミトコンドリアの増加の指標として定量解析することが可能になった。さらに、蛍光顕微鏡観察を用いて、細胞内の一部の不良ミトコンドリアのみを観察することで、局所的なミトコンドリアストレスの解析も可能だという。

ミトコンドリアストレスの詳細解析により、さまざまな疾患の発症要因解明が進むことに期待

ミトコンドリアがストレスを受け不良ミトコンドリアとなると、PINK1のほかに、パーキンソン病の原因遺伝子産物として知られるParkinタンパク質が一緒に働き、オートファジーを介して不良ミトコンドリアを分解除去()することがわかっている。そこで、Mito-Painでミトコンドリアストレスを生じる種々の化合物について調べてみたところ、化合物の種類によってはPINK1だけでミトコンドリアストレスに応答する場合があることがわかり、PINK1はマイトファジーだけでなく、単独でミトコンドリア修復に働く機能をもつことが示唆されたとしている。

ミトコンドリアストレスを起因として、パーキンソン病神経疾患やがん、老化などが生じると考えられている。「Mito-Painを利用してミトコンドリアストレスの詳細を解析することで、さまざまな疾患の発症要因の解明が進むと期待している」と、研究グループは述べている。

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