心臓再生におけるミトコンドリア・タンパク質の重要な役割が新たな研究で明らかになった
最後に見直したもの： 02.07.2025
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ミトコンドリアは、細胞の正常な機能に必要なエネルギーを供給する上で重要な役割を果たしています。ミトコンドリアでは、CI-CVと呼ばれる5つの複合体からなる呼吸鎖によってエネルギーが生成されます。これらの複合体は超複合体を形成する可能性がありますが、このプロセスの役割とその制御についてはほとんど解明されていません。
この新たな研究では、超複合体の組み立てメカニズムを解析し、ミトコンドリア組み立て因子が心臓組織の再生に重要な影響を及ぼすことを明らかにしました。本研究は、国立心臓血管研究センター（CNIC）のホセ・アントニオ・エンリケス博士と、CNICの客員研究員であるスイス・ベルン大学のナディア・メルカデル博士が共同で主導しました。
Developmental Cell 誌に掲載された研究によると、タンパク質ファミリーのメンバーである Cox7a は CIV 二量体の組み立てに基本的な役割を果たし、この組み立てはミトコンドリアの適切な機能、ひいては細胞のエネルギー生成に非常に重要であることが示されています。
Cox7aタンパク質ファミリーには、Cox7a1、Cox7a2、そしてCox7a2l（SCAF1とも呼ばれる）の3つのメンバーが含まれます。両グループによるこれまでの研究では、CIVにSCAF1が含まれる場合、CIVはCIIIと強く会合し、レスピラソームと呼ばれる呼吸超複合体を形成することが示されています。これらの先行研究において、著者らは、Cox7a2が含まれるとCIVは会合できなくなる一方で、Cox7a1を含むCIV分子は会合してCIVホモダイマーを形成するという仮説を立てていました。今回の新たな研究では、これらのCIVホモダイマーの形成におけるCox7a1の役割を実験的に実証しました。
発達細胞（2024年）DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012
研究者らはゼブラフィッシュモデルを用いて、Cox7a1 の欠損により CIV 二量体の形成が妨げられ、これらの二量体の損失により影響を受けた魚の体重と遊泳能力に影響を及ぼすことを発見しました。
「Cox7a1は主に横紋筋細胞で発現しており、Cox7a1の機能不全によって最も大きな影響を受けるのは骨格筋組織です。横紋筋のもう一つの主要な種類は心筋です」とエンリケス博士は説明しました。
しかし、骨格筋における Cox7a1 の喪失は有害であったが、心筋におけるその不在により、損傷に対する心臓の再生反応が改善された。
「この結果は、これらのタンパク質が損傷後の心臓の自己修復能力を活性化する上で重要な役割を果たしていることを示している」と研究の筆頭著者であるカロリーナ・ガルシア・ポハトス氏は説明した。
Cox7a1の機能をさらに探るため、CNICの研究員であるエンリケ・カルボとヘスス・バスケスは、Cox7a1を欠損したゼブラフィッシュの骨格筋と心筋のプロテオーム研究を実施しました。この解析は、ベルン大学の研究者らが行ったメタボロミクス研究によって補完されました。この複合解析により、Cox7a1の発現が損なわれていない未改変の魚との有意な差異が明らかになりました。
「これらの結果は、ミトコンドリア超複合体の組み立てに関与する分子が代謝制御に大きな影響を及ぼす可能性があることを示唆しており、心臓病やその他の代謝疾患に対する新たな治療法への道を開く可能性がある」とメルカダー博士は述べた。
研究チームによれば、この発見は「心臓再生に関わる細胞メカニズムの理解における大きな前進であり、心臓再生を促進することを目的とした治療法の開発への道を示す可能性がある」という。
著者らは、ミトコンドリア組み立て因子が代謝制御に大きな影響を与える可能性があると結論付けています。