東北大学
日本医科大学
要旨
東北大学多元物質科学研究所の小和田俊行准教授、水上進教授、日本医科大学先端医学研究所の山本林大学院教授らの研究グループは、光を当てると構造が変化する分子（フォトクロミック化合物）を用いて、細胞内のタンパク質の局在や相互作用を自在に操作する技術を開発し、この新技術をオートファジー研究に応用することで、マイトファジー（オートファジーによるミトコンドリアの分解）を光刺激で操作する新たな実験系を確立しました。本研究で開発した二価のフォトクロミック化合物pcDHは、一方の反応基が紫色光照射でDHFR（ジヒドロ葉酸還元酵素）と強固に相互作用し、緑色光照射で解離するという可逆制御が可能という特性を持っており、もう一方の反応基がHaloTagと共有結合する特性を持つため、タンパク質の二量化を光刺激で自在に制御できます。この技術を使ってパーキンソン病に関連するリン酸化酵素であるPINK1の細胞内動態を制御することで、マイトファジーの誘導にはPINK1がある一定時間ミトコンドリア上に維持される必要があることを明らかにしました。この結果は、マイトファジー誘導のためのシグナル伝達経路がある閾値を越えると活性化するように制御されていることを示しており、一過性の環境変化には影響を受けにくいシステムの堅牢性が備わっていることを示唆しています。本研究成果は、パーキンソン病などの神経変性疾患をはじめとする様々な疾患の機構解明につながることが期待されます。
本研究は、異分野融合研究の推進により新たな学術領域の開拓を目指す学術変革領域研究(A)（東北大学の水上教授、日本医科大学の山本大学院教授が参画）をはじめとする多くの公的研究費による支援を受けて行われたものになります。本研究成果は2024年6月18日に、英国科学誌Nature Chemical Biologyにオンライン公開されました。
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