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A01　 応答ゾーン、連携ゾーンの解析

小胞体―ミトコンドリア接触によるミトコンドリア内膜構造及び機能の制御

平林祐介
東京大学　工学系研究科　化学生命工学専攻

研究概要

ミトコンドリアは外膜、内膜の二つの脂質二重膜からなる生体の恒常性維持に非常に重要な細胞内器官である。重要な生化学反応の多くは内膜上、あるいは内膜内のマトリクスにおいて行われ、内膜で行われる生化学反応が効率良く行われるには内膜と外膜が接するジャンクションドメインとクリステと呼ばれる内膜の折り畳み構造がバランス良く存在する必要がある。近年の研究から、このバランスを制御するタンパク質が明らかになり始めているが、これらタンパク質複合体の全容や作用機序などは未解明な部分が多く、どのように内膜やマトリックスが制御されるのかについては多くが不明なままである。
一方で最近、ミトコンドリアの機能制御に小胞体とミトコンドリアの物理的な接触（Mitochondria-ER Contact Sites: MERCS）が重要であることが示されつつある。我々は小胞体局在タンパク質PDZD8が小胞体-ミトコンドリアの物理的接触を担う繋留因子であることを見出した (Hirabayashi et al., Science, 2017)。そこで本研究ではPDZD8を含むタンパク質複合体の検討などを通して、MERCSがミトコンドリア内膜構造の制御を介しミトコンドリアの機能制御に貢献する可能性を検討する。これにより生体恒常性維持の重要なメカニズムを明らかにしたい。

代表的な原著論文

  1. Hirabayashi, Y., Tapia, J. C., and Polleux, F. (2018) Correlated Light-Serial Scanning Electron Microscopy (CoLSSEM) for ultrastructural visualization of single neurons in vivo. Sci Rep 8, 14491

  2. Hirabayashi, Y., Kwon, S. K., Paek, H., Pernice, W. M., Paul, M. A., Lee, J., Erfani, P., Raczkowski, A., Petrey, D. S., Pon, L. A., and Polleux, F. (2017) ER-mitochondria tethering by PDZD8 regulates Ca(2+) dynamics in mammalian neurons. Science 358, 623-630

  3. Mountoufaris, G., Chen, W. V., Hirabayashi, Y., O’Keeffe, S., Chevee, M., Nwakeze, C. L., Polleux, F., and Maniatis, T. (2017) Multicluster Pcdh diversity is required for mouse olfactory neural circuit assembly. Science 356, 411-414

  4. Morimoto-Suzki, N., Hirabayashi, Y. *, Tyssowski, K., Shinga, J., Vidal, M., Koseki, H., and Gotoh, Y.* (2014) The polycomb component Ring1B regulates the timed termination of subcerebral projection neuron production during mouse neocortical development. Development 141, 4343-4353 *Co-correspondence

  5. Hirabayashi, Y., Suzki, N., Tsuboi, M., Endo, T. A., Toyoda, T., Shinga, J., Koseki, H., Vidal, M., and Gotoh, Y. (2009) Polycomb limits the neurogenic competence of neural precursor cells to promote astrogenic fate transition. Neuron 63, 600-613

 

総説

  1. Rangaraju, V. #, Lewis, T. L. #, Hirabayashi, Y. #, Bergami, M. #, Motori, E. #, Cartoni, R. #, Kwon, S. K., and Courchet, J. (2019) Pleiotropic Mitochondria: The Influence of Mitochondria on Neuronal Development and Disease. J Neurosci 39, 8200-8208 #Equal Contribution

  2. Lee, A. #, Hirabayashi, Y. #, Kwon, S. K. #, Lewis, T. L. #, and Polleux, F. (2018) Emerging roles of mitochondria in synaptic transmission and neurodegeneration. Curr Opin Physiol 3, 82-93 #Equal Contribution

  3. Hirabayashi, Y., and Gotoh, Y. (2010) Epigenetic control of neural precursor cell fate during development. Nat Rev Neurosci 11, 377-388