ミトコンドリアゲノムの初期化機構を発見

2016年4月28日、理化学研究所の凌楓専任研究員、吉田稔主任研究員、国立精神・神経医療研究センターの後藤雄一センター長らの共同研究グループは、ミトコンドリアDNA（mtDNA）複製と分配の新しいメカニズムを発見したことを発表した。

ミトコンドリアゲノムは成人の体細胞において、加齢に伴う変異の蓄積により、変異型mtDNAと正常型mtDNAが混在した「ヘテロプラスミー」状態になるのに対し、新生児では、正常型mtDNAがほとんど全てを占める「ホモプラスミー」状態となっている。

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「リセット」は、卵子形成又は発生の段階でミトコンドリアゲノムが初期化されるために起こると考えられているものの、その分子機構は未解明だった。

今回、共同研究グループは従来の遺伝子の複製機構では説明できなかったミトコンドリアゲノムの初期化機構に、活性酸素種（ROS）によるミトコンドリアの複製、環状DNAを鋳型として頭－尾結合の線状多量体（コンカテマー）を合成していく、ローリングサークル型複製の活性化が関与することを示した。

さらに、線状多量体（コンカテマー）がまとめて娘細胞や、次世代の子孫細胞に送り込まれていくことで、子孫細胞の変異型mtDNAと正常型mtDNAの比率が変化し、ホモプラスミー化を促進するというモデルを示した。

今回の研究成果により、ミトコンドリア機能を健全化した子孫誕生がどのような機構によって行われるのかという、生命の基本原理の理解に一歩近づいた。

また、病的ヘテロプラスミーのヒト体細胞を健全なミトコンドリア機能を持つ細胞への変換ができるようになれば、ミトコンドリア異常に起因する疾患の治療法や高齢者由来iPS細胞の安全な利用法開発への道が拓かれる可能性がある。

（画像はプレスリリースより）




国立精神・神経医療研究センター　プレスリリース
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