ミトコンドリアゲノムの初期化機構を発見－変異したミトコンドリアDNAはどうやって“リセット”されるのか－

ミトコンドリアゲノムの初期化機構を発見

－変異したミトコンドリアDNAは

　どうやって“リセット”されるのか－

2016年4月28日

理化学研究所

国立精神・神経医療研究センター

詳細は、リンクを参照して下さい。

---------------------------------------

　1つの細胞には、数千個もの

ミトコンドリアが存在します。

　ミトコンドリアは呼吸を行い、

生命活動に必要なエネルギー源ATP

（アデノシン三リン酸）の生産工場として

機能しています。

　また、ミトコンドリアは真核生物の

祖先に寄生したバクテリアの子孫と

いわれ、その名残として細胞核とは別に、

独自の環状をした

「ミトコンドリアDNA（mtDNA）」を

持っています。

　ミトコンドリアによる呼吸は

副産物として活性酸素種（ROS）を

発生し、その作用でmtDNAはしばしば

突然変異をして“変異型”になります。

　加齢に伴い変異型が蓄積すると、

細胞内で正常型と変異型が混在した

「ヘテロプラスミー」状態になって

いきます。

　そして、変異型の比率が一定以上に

なると、ミトコンドリアの機能が低下し、

脳卒中、精神病、認知症、心筋症、

糖尿病などを含む“ミトコンドリア病”を

発症します。

　一方、健康な新生児のミトコンドリアは、

ほぼ全てが正常型で占める

「ホモプラスミー」状態となっています。

　遺伝の過程で起きる

ヘテロプラスミーからホモプラスミーへの

初期化は、酵母からヒトまで共通に

みられますが、人工多能性幹細胞

（iPS細胞）ではミトコンドリアの

初期化は起こっていないことも

わかっています。

　2006年、理研の研究者を中心とする

共同研究グループは出芽酵母において、

ROSを発生させる処理を行うと、

ヘテロプラスミーのmtDNAが

ホモプラスミー化することを発表しました。

　今回、共同研究グループはヒト細胞でも

同様の現象がみられるかどうかを調べ、

次のことが分かりました。

　ミトコンドリア患者由来の

ヘテロプラスミーの細胞に、適度な濃度の

過酸化水素（H2O2）を加えてROSを

発生させます。

　すると、ローリングサークル型の

DNA複製が誘起され、直鎖状の頭－尾結合

をした大きな分子量の「線状多量体

（コンカテマー）」が合成されます。

　その後、細胞の栄養増殖に伴って、

正常型mtDNAのコンカテマーを受け継いだ

細胞と変異型mtDNAのコンカテマーを

受け継いだ細胞から、それぞれ正常型

だけ、もしくは変異型だけの

環状mtDNAからなる、ホモプラスミー化

した子孫細胞を生じます（図参照）。

　今回の結果は遺伝の過程で、

ミトコンドリア機能を健全化した子孫が

誕生するメカニズムの理解に迫るものです。

　また、病的ヘテロプラスミーの

ヒト細胞を正常型mtDNAのみからなる

細胞に変換できる可能性があり、

今後ミトコンドリア病の治療法や

iPS細胞の安全な利用法の開発に

つながることが期待できます。

報道発表資料

---------------------------------------

　「ミトコンドリア」重要な存在です。

＞今回の結果は遺伝の過程で、

＞ミトコンドリア機能を健全化した子孫が

＞誕生するメカニズムの理解に迫るもの

＞です。

＞また、病的ヘテロプラスミーの

＞ヒト細胞を正常型mtDNAのみからなる

＞細胞に変換できる可能性があり、

＞今後ミトコンドリア病の治療法や

＞iPS細胞の安全な利用法の開発に

＞つながることが期待できます。

　病的ヘテロプラスミーのヒト細胞を

正常型mtDNAのみからなる細胞に

変換できる可能性があるそうです。

　ミトコンドリア病の治療法開発にも

繋がりそうです。

　期待しています。