新しい研究で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明らかに
最後に見直したもの： 14.06.2024
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ミトコンドリアは、細胞が適切に機能するため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ます。ミトコンドリアでは、エネルギーは CI-CV と呼ばれる 5 つの複合体で構成される呼吸鎖によって生成されます。これらの複合体はスーパー複合体に組み立てることができますが、このプロセスの役割とその制御についてはほとんどわかっていません。
新しい研究では、スーパー複合体の組み立てのメカニズムが調べられ、ミトコンドリアの組み立て因子が心臓組織の再生に大きく影響することが明らかになりました。この研究は、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の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。
ジャーナル「Developmental Cell」に掲載された研究によると、Cox7a ファミリーのタンパク質のメンバーが CIV 二量体の組み立てに基本的な役割を果たしており、この組み立てはミトコンドリアの適切な機能、ひいては細胞エネルギーの生成に不可欠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、Cox7a2l (SCAF1 とも呼ばれる) の 3 つのメンバーが含まれます。両グループのこれまでの研究では、CIV に SCAF1 が含まれている場合、CIV は CIII と強く結合し、レスピラソームと呼ばれる呼吸スーパー複合体を形成することが示されています。これらの以前の研究で、著者らは、Cox7a2 が含まれていると結合能力のない CIV が形成され、Cox7a1 を含む CIV 分子は結合して CIV ホモ二量体を形成するという仮説を立てました。新しい研究では、これらの CIV ホモ二量体の形成における Cox7a1 の役割が実験的に実証されています。
Developmental Cell (2024)。 DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012
研究者らは、ゼブラフィッシュ モデルで作業した結果、Cox7a1 が欠如すると CIV 二量体の形成が妨げられ、これらの二量体の喪失が影響を受けた魚の体重と遊泳能力に影響する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 機能の欠如によって最も影響を受けたのは骨格筋組織でした。 「横紋筋のもう 1 つの主な種類は心筋、つまり心筋です」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 の喪失は有害でしたが、心筋におけるその欠如は心臓の損傷に対する再生反応を改善しました。
「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ます」と、研究の筆頭著者である Carolina Garcia-Poyatos 氏は説明しました。
Cox7a1 の機能をさらに理解するため、CNIC の研究者であるエンリケ・カルボとヘスス・バスケスは、Cox7a1 を欠く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。この分析は、ベルン大学の同僚が実施したメタボロミクス研究によって拡張されました。この共同分析により、Cox7a1 の発現が損なわれていない未改変の魚との大きな違い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しい治療法への道を開く可能性があります」とメルカデル博士は述べています。
研究チームによると、この発見は「心臓再生に関与する細胞メカニズムの理解における大きな進歩であり、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ります。」
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く影響する可能性があると結論付けています。