https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/ ブログの説明を入力します。 ja Bogenhagen DF, Martin DW, Koller A.
Cell Metab. 2014 Apr 1;19(4):618-29. doi: 10.1016/j.cmet.2014.03.013.

ほ乳類のmtDNAはコンパクトにまとまったヌクレオイドの中にあり、それはrRNAs, tRNAs, 13 個のタンパクをコードするmRNAsをつくるための最初の長い転写産物を複製、翻訳している。この状況はバクテリアと真核生物の核小体で異なっており、rRNA転写ユニットに専念している。ミトコンドリアのリボソームへのrRNAsの組み込みはあまりわかっていない。筆者らはミトコンドリアRNAプロセッシング酵素がtRNAの切断、RNaseP、ELAC2に関係し、同様に初期のMRPsの部分集合体はRNAプロセッシングとリボソームの組み立てを開始するためにヌクレオイドと関係している。SILACパルスフィールドラベリング法によりヌクレオイドへリクルートされた初期のMRPsが高度に転写依存的な方法でパルス後にラベルされ、チェース中にラベリング強度は減弱した。これらの結果はミトコンドリアリボソームの組み立てに必須の結合イベントのランドスケープを示唆し、ミトコンドリアの生合成のコントロールセンターとしてのmtDNAヌクレオイド像を確立していくものであろう。

●mtDNAの複製、転写、修復、翻訳のためには２００以上の核遺伝子が関与する。
●およそ80遺伝子がミトコンドリアリボソームをつくるために輸送される。
●mtDNAのコード遺伝子の間にはtRNAが入っていてmtRNasePで切られる。 ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11820219050.html Sat, 12 Apr 2014 00:56:34 +0900 GLUT1 deficiency in cardiomyocytes does not accelerate the transition from compensated hypertrophy to heart failure.

圧負荷による肥大（POH）に伴う内在性GLUT1誘導と増加したグルコースの利用が血流力学的なストレスの間に心臓機能を維持するために必要かどうか決定し、GLUT1の欠失が心臓病への移行を加速させるだろうという仮説を証明するため、また、POHへの心臓の適応に内在性GLUT1の寄与があるかどうかを決定するために心臓特異的なGLUT1欠損雄マウス（G1KO）を用いて大動脈狭窄手術（TAC）をしたところ、G1KOで解糖系とグルコース酸化が50%低下し、脂肪酸酸化が増加していた。TAC手術後４週でコントロールの野生型群は解糖が増え、脂肪酸酸化は50%低下したが、G1KOの心臓では変化がなかった。 G1KOとコントロールは同程度の肥大と繊維化、毛細血管密度低下を示した。TACにつづき、in vivoで左心室の圧はG1KOで低下したが、dP/dtは同程度であった。ミトコンドリア機能の障害も同程度であった。心筋のGLUT1欠損は心筋のエネルギーを得る為の基質の利用を変化させるが、基本的にPOHや心臓疾患の進行の加速を悪化させることはない。

【背景】
心筋のATP生産はの　50%以上が脂肪酸酸化であり、虚血などになるとグルコースの利用が増える。グルコースの代謝に関わる遺伝子としてGLUT1, GLUT4が主に関与する。GLUT1はインスリン非依存的なグルコーストランスポーターで心臓疾患により発現が減少する。GLUT1 Tgで心臓疾患の進行が遅れたりすることからATP産生したいのにGLUT1が減少してグルコースからエネルギーを得られなくなることが心臓疾患進行に関わるのではと仮説をたてた。つまり、GLUT1を増やすなどの薬剤が治療法とならないか。

【まとめ】
とりあえず短期的にはGLUT1は心臓疾患の進行に関係なさそう。長期的にどうかはこれからの課題。 ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11802419459.html Sun, 23 Mar 2014 02:39:49 +0900 High-mobility group box 1 is dispensable for autophagy, mitochondrial quality control, and organ function in vivo.

HMGB1は進化的に保存された非ヒストンの核タンパクであり、ほとんどのほ乳類細胞に発現している。in vitroで HMGB1をKOするとmitophagyが阻害されて断片化したミトコンドリアや呼吸機能が低下することが知られている。in vivoで肝臓および心臓特異的にKOしたところ、予想に反してミトコンドリア機能、形態、構造、生存率を変化させなかった。さらにmitophagyは普通に起こっていた。

vitroとvivoで違いがある正確な理由はわからないが不死化細胞や癌細胞を使用していたことから何らかのmutationが寄与しているのかもしれない。 ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11800859901.html Fri, 21 Mar 2014 01:16:18 +0900 EMRE is an essential component of the mitochondrial calcium uniporter complex.

ミトコンドリアのカルシウム単輸送体は高い選択性をもつチャンネルであり、ミトコンドリア内膜にカルシウムを取り込む。その構成分子としてMICU1, MICU2, MCUがある。著者らはこれら以外の構成タンパクを全部同定することを試みて、EMREというキャラクタライズされていないタンパクをみつけた。これは10kDa、後生動物特異的タンパクであり、トランスメンブレンドメインが一つある。EMREはMICU1&2とMCUの相互作用に必須であり、ないと活性がなくなる。EMREはin vivoでMCUのカルシウムを処置する役割とMICU1&2のカルシウムをセンシングする働きの橋渡しに必須である。

ミトコンドリアのカルシウム濃度は中枢性の病気と関わりがあることが知られている。MICU1&2, MCU, EMREの加齢や病気での発現量変化など調べてみる。 ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11800869053.html Wed, 12 Mar 2014 01:34:26 +0900 Aldridge JE, Horibe T, Hoogenraad NJ.
PLoS One. 2007 Sep 12;2(9):e874.

mtUPRはchopおよびc/ebpβプロモーターのAP-1エレメントを介してchopおよびc/ebpβの転写が活性化することによって開始する。次にこれら２つのタンパク質がダイマーとなってmtUPR関連遺伝子が活性化する。著者らはmtUPR関連遺伝子として新たに６個を紹介している。
後者の活性化にMURE1&2(mitochondrial unfolded protein response element)とCHOPが認識するであろう配列をもつ遺伝子が対象となる。

mtUPRを上昇させる薬剤を開発する際にこれらの配列下にLucを結合させるなどしてレポートできないものだろうか。 ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11791393852.html Sun, 09 Mar 2014 03:09:42 +0900 Gammage PA, Rorbach J, Vincent AI, Rebar EJ, Minczuk M.
EMBO Mol Med. 2014 Feb 24. [Epub ahead of print]

ヒトの病因mtDNAの除外をするために特異的に切断するZFNsを設計した。変異をもつものだけ特異的に切断され、減少し、野生型mtDNAが増えてくる。ZFNsをミトコンドリアに送るためにMTSをつけた。

細胞ではコンセプトは証明できた。生体で入るかどうかは今後の課題。 ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11790485768.html Fri, 28 Feb 2014 01:57:26 +0900 Bacman SR, Williams SL, Pinto M, Peralta S, Moraes CT.
Nat Med. 2013 Sep;19(9):1111-3. doi: 10.1038/nm.3261. Epub 2013 Aug 4.

MTSをひっつけたTALENsで変異mtDNAを認識させて切断するとヘテロプラスミーの細胞において野生型の割合が増えてくる。核の遺伝子治療と違い、トランジェントでも比率を変えることできれば変異mtDNAの割合を恒久的に抑え続けられる可能性がある。

話は変わるがインフラマソームをmtDNAが惹起するという話がある。遊離しているmtDNAを切断してあげることで炎症を抑えることができないか？ ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11790490434.html Tue, 21 Jan 2014 02:08:05 +0900 mTOR Inhibition Alleviates Mitochondrial Disease in a Mouse Model of Leigh Syndrome.

【タイトル】
mTORの阻害はリー脳症モデルマウスのミトコンドリア病態を緩和する

【要旨】
ミトコンドリア異常はたくさんの健康問題に関わり、それには神経変性や筋肉の変性、心筋症、癌、糖尿病、加齢に関わる病態が報告されている。ミトコンドリア異常がひどい場合、リー脳症のように子ども時代に発症し、効果的な治療法は今のところない。筆者らはmTORの特異的阻害剤であるラパマイシンがリー脳症のモデルマウスで生存率を上昇させ、病気の進行を緩和することをみつけた。ラパマイシンを投与すると呼吸鎖サブユニットであるNdufs4(NADH脱水素酵素ユビキノンFe-Sタンパク4 )を欠損したマウスで神経症状の開始を遅らせ、神経の炎症を減少し、脳萎縮を防ぐ。なんでこうなるかはまだ不明だがラパマイシンはアミノ酸の異化へ代謝をシフトさせ、解糖系を使わなくすることで解糖の中間体の生成を緩和する。この治療戦略は広い範囲でミトコンドリア病の治療に適用できるかもしれない。

【内容】
①Ndufs4欠損が生後一ヶ月から死に始めて３ヶ月経たないうちに死ぬのに対し、ラパマイシンを毎日投与すると死ぬ個体は一ヶ月からでるが１年近く生きるやつも出てくる。体重も増える。筋力も改善。
②アストロやオリゴデンドロマーカーも減っていて脳での炎症が緩和されている。
③ラパマイシンは基本的にミトコンドリアの機能を改善するというわけではない。
④炎症緩和作用がラパマイシンの免疫抑制作用によるかを確かめるために同じような免疫抑制剤FK506を試したがFK506にはこの作用はない。
⑤KOマウスで代謝に関わるmTORシグナルが亢進している。ラパマイシンはこのS6やIGF1Rのリン酸化を減らす（シグナルを弱くする）。肝臓の脂肪やFFAsが減少しているのがラパマイシン投与で改善。

【まとめ】
ラパマイシンやその周辺化合物は副作用もあるのでそのまま使うには若く重篤な患者でないと厳しそう。さらにこのマウスでのラパマイシンが効く経路の解明が進めばそれだけをフィーチャーした治療が出来る可能性もある。

【補足】
ラパマイシンはFKBP12と結合し、それがRAPTORと結合してmTORC1の形成を阻害する。ラパマイシン投与はマウスの寿命を延長させるが、同時に耐糖能とインスリン感受性を悪化させることが報告されている。

【批判もあると思う意見】
広範囲なミトコンドリア病を治療できる可能性を示した点で一筋の光のようなすばらしい研究だと思う。しかしながら、現時点ではラパマイシンを投与しても平均寿命が倍に伸びるようなデータ、筋力も劣る。ヒトを考えた場合、一日でも長く生きて欲しいという反面、本人も家族も味わうであろう辛い時間も長くなるのではないかと考えてしまう。ミトコンドリア病と一概にいってもその発症の程度はとても大きな幅があると聞く。実際にヒトで使用した場合は上のような心配よりもベネフィットが増す割合のほうが高いのかもしれない（特に投与方法も異なるし）。
大江健三郎の『個人的な体験』の主人公の気持ちの葛藤が思い出される論文だった。
]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11733279580.html Sat, 21 Dec 2013 02:28:17 +0900 Loss of iron triggers PINK1/Parkin-independent mitophagy.

【タイトル】
鉄の欠乏がPINK1/Parkin非依存的なマイトファジーを引き起こす。

【要旨】
著者らはリソソームへ輸送されることで色の変化がおきるように蛍光標識されたミトコンドリアを使用してマイトファジーを同定する簡単なアッセイ方法を開発した。これを用いると強いマイトファジー反応を引き起こす一連の化合物として鉄のキレーターが同定された。鉄のキレートにより誘導されるマイトファジーは細胞の解糖作用を引き起こすが、PINK1の安定化やParkinの活性化は引き起こさず、ヒトの初代培養繊維芽細胞だけでなくParkin変異を有するパーキンソン病患者の繊維芽細胞でもマイトファジーが引き起こされた。今回同定し、特徴づけたマイトファジー経路の誘導により、ミトコンドリアのクリアランスが有利であるいくつかの神経変性疾患の治療法となる可能性がある。

【内容】
①pBABE-hygベクター（たぶんSV40プロモーター下）にmCherry+GFP+hFIS1 101-152(ミトコンドリア外膜ターゲッティングシグナル)をひっけたものをいれる。通常のpHなら赤と緑の蛍光が観察されるが、マイトファジーでリソソームにいくと酸性がつよいので赤のみ光る。これを神経芽細胞のSH-SY5へウイルスをつかってトランスフェクションした。
②①のシステムで色々な化合物を観察したところ、鉄のキレート剤（鉄を捕まえてしまう化合物）がマイトファジーを強く誘導した（DFPとDFOというキレート剤を使用）。
③DFP処理するとLC３がCoxⅣとひっつき、ミトコンドリアのタンパクが減少する。
④DFP処理すると呼吸能はおちるが、ATP産生は低下しない。これは解糖によるエネルギー生成に代謝がシフトしたためと考えられる。
⑤DFP処理してもPINK1やParkinの発現は上昇しない。
⑥PARK2(Parkin)に変異のあるパーキンソン病患者の細胞でもDFPによりマイトファジーをWTと同定度誘導できた。

【まとめ】
神経変性疾患では鉄の蓄積がみられることがあり、これがマイトファジーを誘導しない理由の一つかもしれない。鉄が欠乏するとParkin-PINKとは別経路でマイトファジーを誘導してダメなミトコンドリアを排除してくれるのでこの経路のさらなる解明が重要だ。

【参考文献】
神経変性疾患と鉄の蓄積
Nat Med. 2012 Jan 29;18(2):291-5. doi: 10.1038/nm.2613.
Tau deficiency induces parkinsonism with dementia by impairing APP-mediated iron export. ]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11728811651.html Sat, 14 Dec 2013 00:40:36 +0900 Ursocholanic acid rescues mitochondrial function in common forms of familial Parkinson's disease.

【タイトル】
ウルソコラン酸は家族性パーキンソン病のミトコンドリア機能を回復させる。

【要旨】
パーキンソン病に効く化合物を同定する目的で行われた以前のクスリのスクリーニングは毒物によって誘導された神経変成状態を有するin vitroおよびin vivoモデルを基本的に使用していた。これらの化合物のすべてが次の臨床試験で病気を治癒する効果が認められていない。筆者らは新しいアプローチを考え、パーキンソン病の基本的な病因メカニズムであるミトコンドリア機能障害をレスキューする効果のある化合物を同定するために患者の組織を用いて直接化合物ライブラリーを試した。選ばれたマイクロソースライブラリーは2000化合物であり、その内訳は1040がライセンスのある薬剤、580が天然化合物であった。2000化合物すべてPARK2変異繊維芽細胞でミトコンドリア機能障害をレスキューする効果をテストした。2000のうち60個が少なくとも２標準偏差、ミトコンドリア膜ポテンシャルをかいぜんした。次にこれらの60個について毒性と容量依存性を調べた。49個が細胞内ATPレベルをレスキューする効果をテストされた。49のうち、29個がATPレベルを改善し、容量依存性を示した。ミトコンドリア機能改善効果について最初のスクリーニングに含まれない追加の患者からのPARK2変異繊維芽細胞において29個のうち15個がその効果を確かめられた。15個のうち、2個（ウルソコラン酸とそれに関係した化合物であるデヒドロウルソ酸ラクトン）が次の機能試験のために選ばれた。両方の化合物はミトコンドリアの呼吸鎖の４つの複合体の活性を有意に上昇させた。ウルソ酸とウルソデオキシコル酸は化学的にウルソコラン酸やデヒドロウルソ酸ラクトンに近い。４つともPARK2変異繊維芽細胞でミトコンドリア機能を同程度回復させたのでクラスエフェクトと考えられた。ミトコンドリア機能改善効果はAktのリン酸化増加に伴うグルココルチコイド受容体の活性化により、Parkin欠損神経モデル系でウルソコラン酸とウルソデオキシコラン酸により確かめられた。注目すべき点として、ウルソコラン酸とウルソデオキシコラン酸はLRRK2 G2019S変異繊維芽細胞においてもミトコンドリア機能を改善した。筆者らの研究はパーキンソン病患者の組織での薬剤スクリーニングの可能性を示し、有意にミトコンドリア機能を改善する化学的に関係のある化合物の集団を同定することが出来た。いまあるクスリに別の応用性をみつけることは神経保護効果の異なる状況のためすでにライセンスされたクスリを査定するのに時間もコストも節約できる。そのため、天然物としてのウルソ酸と既存薬であるウルソデオキシコラン酸はパーキンソン病の神経保護を目的とした有望なクスリの候補となりえる。

【背景】
PARK2;パーキンソン病の原因遺伝子にはPARKという名がつけられる。PARK2の正体はParkin。ちなみにPARK1はαシヌクレイン、PARK6はPINK1、PARK8はLRRK2。PARK2はユビキチンリガーゼであり、短寿命なタンパク質の分解経路を担う。
]]> https://ameblo.jp/mitochondrial-reports/entry-11712895063.html Wed, 27 Nov 2013 01:55:20 +0900