【ポイント】
ミトコンドリアにおけるタンパク質合成が抑制されると、胎児期に致死的な貧血が起こることがわかりました。
本研究により、ミトコンドリアにおけるタンパク質合成には細胞内の鉄分布を正常に維持する新たな役割があることがわかりました。
今回得られた知見は、貧血をはじめとする鉄の関与する疾患の理解とこれらに対する新規治療法の開発につながると考えられます。
【概要説明】
細胞内のタンパク質はその大部分は細胞質で合成されますが、ごく一部のタンパク質はエネルギー産生等を司る細胞内小器官であるミトコンドリアにおいても合成されます。このミトコンドリアでのタンパク質合成は主にエネルギー産生に関与していると考えられてきました。
今回、熊本大学国際先端医学研究機構（IRCMS）の森嶋達也特任講師（IRCMS若楠研究者）、滝澤仁教授らの研究グループは、東北大学、分子生物学研究所（ドイツ）などとの共同研究で、ミトコンドリアにおけるタンパク質合成を司る酵素であるミトコンドリアtRNA修飾※1酵素MTO1の欠失マウスを用いた研究により、ミトコンドリアでのタンパク質合成が阻害されると細胞内の鉄の分布異常が起こり、結果として胎児期に致死的な貧血を引き起こすことを発見しました。本研究成果は、貧血をはじめとする鉄が関与する疾患の理解とこれらに対する新規治療法の開発につながることが期待されます。
本研究成果は、令和7年2月21日に学術雑誌「Science Advances」に掲載されました。
※本研究成果は、日本学術振興会外国人研究者招聘事業（外国人特別研究員、18F18408）、科学研究費助成事業(18K16124、22K19548)、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）創発的研究支援事業（JPMJFR200O）、公益財団法人先進医薬研究振興財団、公益財団法人東京生化学研究会（現：公益財団法人中外創薬科学財団）、一般財団法人化学及血清療法研究所、公益財団法人持田記念医学薬学振興財団、一般社団法人日本血液学会、熊本大学健康長寿代謝制御研究センター、Joachim Herz Stiftung、Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)の支援により得られたものです。
【展開】
今後は出生後にMto1遺伝子を欠失させる新たなマウスモデルを作製し、成体の血液産生におけるミトコンドリアタンパク質合成を詳細に解析する予定です。鉄は生体にとって必須の金属である一方、過剰になると毒性を示します。本研究は貧血をはじめとする鉄関連疾患の病態に、ミトコンドリアにおけるタンパク質合成の異常が関与している可能性を示唆しており、これらの疾患の理解を深めるととともに、新たな治療法につながることが期待されます。
【用語解説】
※１RNA修飾：DNAから転写された後、RNA上にメチル基やアセチル基とい った様々な”飾り”となる分子が付加されることによりRNAの構造や機能が変化します。新型コロナウイルスワクチンの実用化に貢献したとして2023年のノーベル生理学・医学賞がRNA修飾の研究に授与されました。
【論文情報】
論文名：Mitochondrial translation regulates terminal erythroid differentiation by maintaining iron homeostasis
著者：Tatsuya Morishima1,2†, Md. Fakruddin1,2†, Yohei Kanamori3, Takeshi Masuda4, Akiko Ogawa5, Yuxin Wang1, Vivien A. C. Schoonenberg6, Falk Butter6, Yuichiro Arima7,8, TakaakiAkaike9, Toshiro Moroishi3,8, Kazuhito Tomizawa10, Toshio Suda11,12, Fan-Yan Wei5, HitoshiTakizawa1,8*（†Equally contribution, *責任著者）
所属：1熊本大学国際先端医学研究機構 幹細胞ストレス研究室、2熊本大学国際先端医学研究機構 造血幹細胞工学寄附講座、3熊本大学大学院生命科学研究部 分子薬理学講座、4熊本大学大学院生命科学研究部 微生物薬学分野、5東北大学加齢医学研究所 モドミクス医学分野、6Quantitative Proteomics, Institute of Molecular Biology, Mainz, Germany、7熊本大学国際先端医学研究機構 心臓発生研究室、8熊本大学 健康長寿代謝制御研究センター、9東北大学大学院医学研究科 環境医学分野、10熊本大学大学院生命科学研究部 分子生理学講座、11熊本大学国際先端医学研究機構 幹細胞制御研究室、12State Key Laboratory of Experimental Hematology, Institute of Hematology, Blood Diseases Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Tianjin, China
掲載誌：Science Advances
doi：10.1126/sciadv.adu3011
URL：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu3011
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