サマリー
【レポート概要】
エヌ・ティー・エスの発行する書籍「ミトコンドリアダイナミクス～機能研究から疾患・老化まで～」はを概観しています。
【本書のポイント】
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細胞内代謝プラントとしての役割を担うミトコンドリア、そのダイナミクスな機能を概観する！
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独自のDNAを持ちエネルギー産生を担うミトコンドリア、明らかになった新たな機能や機能低下がもたらす疾患や老化などの最新研究を追う！
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細胞高次機能のプラットフォームとしての新しい機能が明らかになりつつあるミトコンドリア、その新しい側面と破綻による疾患などの最新研究を詳解する！
■主な目次
序論 ミトコンドリアダイナミクスと疾病研究
～多彩な機能と形態を大きく変動させるミトコンドリア～
第1編 ミトコンドリアの機能研究
第1章 ミトコンドリアの生理機能
第2章 ミトコンドリアの情報伝達
第3章 ミトコンドリアの品質管理
第4章 ミトコンドリアDNA研究
第5章 ミトコンドリアとストレス応答
第6章 ミトコンドリアの可視化技術
第7章 構造解析
第2編 ミトコンドリアの臨床応用
第1章 ミトコンドリア病
第2章 ミトコンドリアと疾病
第3章 ミトコンドリアとアンチエイジング/老化
第4章 ミトコンドリアと運動機能
■主な執筆者
石原 孝也、前田 真希、石原 直忠 ほか
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目次
序 論 ミトコンドリアダイナミクスと疾病研究
～多彩な機能と形態を大きく変動させるミトコンドリア～
《石原 孝也，前田 真希，石原 直忠》
1．ミトコンドリアの構造とその動的制御
2．ミトコンドリアの多彩な機能
3．ミトコンドリアダイナミクスの生理的意義と，ミトコンドリアの品質管理
4．ミトコンドリアDNA の機能発現，およびミトコンドリアの機能低下を伴う疾病
5．加齢に伴うミトコンドリアの機能低下
6．ミトコンドリアの応用研究・最前線，そして将来への展望
第1編 ミトコンドリアの機能研究
第1章 ミトコンドリアの生理機能
第1節 有髄軸索におけるミトコンドリア恒常性維持のメカニズム 《大野 伸彦》
1．はじめに
2．軸索におけるミトコンドリア動態の特徴
3．有髄軸索におけるミトコンドリアの制御
4．髄鞘疾患における軸索ミトコンドリアの変化
5．軸索におけるミトコンドリアと小胞体の相互作用
6．おわりに
第2節 ペルオキシソーム- ミトコンドリア相互作用による
ミトコンドリア動態制御メカニズム 《蒋 晨星，岡崎 朋彦》
1．はじめに
2．ミトコンドリアの分裂- 融合制御
3．ペルオキシソーム
4．ペルオキシソーム- ミトコンドリア相互作用
5．ペルオキシソームによるミトコンドリアの制御
6．残された疑問
7．最後に
第2章 ミトコンドリアの情報伝達
第1節 小胞体- ミトコンドリア情報伝達メカニズム 《難波 卓司，牧野 弘暉》
1．小胞体- ミトコンドリア情報交換機構
2．小胞体- ミトコンドリア間でのストレス情報の伝達
3．おわりに
第2節 ユビキチンによるミトコンドリア- ペルオキシソーム間輸送シグナル
伝達メカニズム 《小谷野 史香，松田 憲之》
1．はじめに
2．MITOL はParkin 依存的に損傷ミトコンドリアからペルオキシソームに移行する
3．MITOL はTom70 依存的にミトコンドリアを経由し，ペルオキシソームに移行する
4．MITOL のペルオキシソームへの移行はPeroxin を必要とする
5．おわりに
第3節 ミトコンドリア電子伝達系と熱産生メカニズム
《武安 光太郎，Nuning Anugrah Putri Namari，中村 潤児》
1．はじめに
2．適応性熱産生
3．UCP-1 のプロトン伝導における現在の理解
4．細胞内の局所温度測定法の現状
5．展 望
第3章 ミトコンドリアの品質管理
第1節 レセプター依存的マイトファジー 《神吉 智丈》
1．はじめに
2．マイトファジーの分子機構
3．マイトファジーの生理的意義
4．おわりに
第2節 プロテオスタシスを維持するためのミトコンドリア不良タンパク質応答
《中井 彰，瀧井 良祐，藤本 充章》
1．はじめに
2．ミトコンドリアのタンパク質毒性ストレス応答
3．線虫のUPRmt 経路
4．哺乳動物細胞のUPRmt 経路
5．UPRmt とミトコンドリア機能および寿命
6．おわりに
第3節 ミトコンドリアの質を管理するマイトファジーメカニズム 《星野 温》
1．はじめに
2．PINK1-Parkin―ユビキチン化マイトファジー
3．Parkin の活性化とミトコンドリア外膜のユビキチン化
4．ユビキチン結合型アダプターによるオートファゴソームの誘導
5．まとめ
第4節 CAT テイル付タンパク質によるミトコンドリアの
機能低下メカニズム 《井澤 俊明》
1．はじめに
2．リボソーム関連品質管理（RQC）
3．RQC の破綻によるミトコンドリアの機能低下メカニズム
4．おわりに
第5節 ミトコンドリアの融合―その意義と制御メカニズム 《伴 匡人》
1．動的に変化するミトコンドリアの形態
2．ミトコンドリアの融合
3．OPA1 によるミトコンドリア内膜融合の分子機構
4．おわりに
第4章 ミトコンドリアDNA 研究
第1節 ミトコンドリアゲノム変異の逆遺伝学 《谷 春菜，中田 和人》
1．はじめに
2．哺乳類ミトコンドリアの生物学
3．変異型mtDNA と病気：ミトコンドリア病から多様な疾患群へ
4．変異型mtDNA の病原性
5． 変異型mtDNA の蓄積とミトコンドリア呼吸機能低下の因果関係の証明
6．変異型mtDNA 分子種を導入したモデルマウス
7．おわりに
第2節 ミトコンドリアゲノムの初期化メカニズム 《凌 楓，吉田 稔》
1．はじめに
2．活性酸素種と共存するミトコンドリアゲノム
3．mtDNA ホモプラスミーとヘテロプラスミー
4．mtDNA の複製モード
5．組換え主導のローリングサークル型mtDNA 複製機構（RdRR）
6．ミトコンドリアダイナミクスとホモプラスミーの形成・維持
7．将来展望
第3節 ミトコンドリアゲノムの複製・維持 《安川 武宏》
1．はじめに
2．mtDNA の特徴
3．mtDNA の複製メカニズム
4．mtDNA の存在様式
5．今後の展望
第4節 ミトコンドリア母性/ 片親遺伝の制御機構 《佐々木 成江》
1．はじめに
2．真正粘菌
3．酵母および酵母様菌類
4．線 虫
5．ショウジョウバエ
6．メダカ
7．哺乳類
8．クラミドモナス
9．被子植物
10．おわりに
第5章 ミトコンドリアとストレス応答
第1節 ユビキチン化を介したミトコンドリア機能制御と疾患
《伊藤 直樹，椎葉 一心，柳 茂》
1．はじめに
2．ミトコンドリアダイナミクス
3．ミトコンドリア品質管理
4．ミトコンドリアと他のオルガネラ膜接触
5．おわりに
第2節 ミトコンドリア- 小胞体連携ゾーンにおけるストレス応答
《西田 卓人，西頭 英起》
1．はじめに
2．Mitochondria-associated ER membrane（MAM）
3．MAM におけるストレス応答
4．おわりに
第6章 ミトコンドリアの可視化技術
第1節 サブオルガネラレベルでのミトコンドリアダイナミクスの可視化
《太田 啓介》
1．はじめに
2．3D-CLEM 法の注意点
3．ライブイメージ3D CLEM の実際
4．機能不全ミトコンドリアの形態変化解析への応用
5．おわりに
第2節 超解像STED 顕微鏡を用いたクリステのライブイメージング
《大澤 郁朗，堀内 かほる》
1．はじめに
2．クリステを構成する分子
3．STED 顕微鏡によるクリステのイメージング
4．生細胞クリステのライブイメージング
5．おわりに
第3節 ミトコンドリアの内膜構造可視化技術 《多喜 正泰，山口 茂弘》
1．はじめに
2．超解像顕微鏡によるミトコンドリア内膜観察
3．超耐光性ミトコンドリア標識剤を用いた内膜観察
4．おわりに
第7章 構造解析
第1節 ミトコンドリアへのタンパク質搬入口と膜組み込み装置の構造生物学
～ TOM 複合体とSAM 複合体のクライオ電子顕微鏡構造
《竹田 弘法，荒磯 裕平，遠藤 斗志也》
1．はじめに
2．タンパク質搬入口TOM 複合体
3．膜組み込み装置SAM 複合体
4．おわりに
第2節 ミトコンドリア機能の調節に関わるプロヒビチン複合体の解析
《平田 聖里菜，錦織 充広，小柴 琢己》
1．はじめに
2．プロヒビチン
3．ミトコンドリア内膜におけるプロヒビチン複合体
4．プロヒビチンのcoiled-coil 構造は複合体形成に必須
5．ミトコンドリア形態とプロヒビチン複合体
6．おわりに
第2編 ミトコンドリアの臨床応用
第1章 ミトコンドリア病
第1節 ミトコンドリア病モデルマウスの組織別病態解析とメカニズム解析
《八木 美佳子，内海 健，康 東天》
1．はじめに
2．p32 変異
3．組織特異的なp32 ノックアウトマウスの病態
4．Ndufs4 ノックアウトマウス
5．TFAM ノックアウトマウス
6．おわりに
第2節 酵素強化療法；5-アミノレブリン酸・クエン酸第一鉄ナトリウムによる
ミトコンドリア病治療法の開発 《村山 圭，大竹 明》
1．はじめに
2．5-ALA について
3． ミトコンドリア病患者由来の培養細胞における5-ALA＋SFC 治療の検証
4．ミトコンドリア病を対象とした5-ALA＋SFC の臨床試験
5．おわりに
第3節 小児ミトコンドリア心筋症概説 《岡﨑 敦子，岡﨑 康司》
1．はじめに
2．小児ミトコンドリア心筋症の疫学
3．小児ミトコンドリア心筋症の診断
4．小児ミトコンドリア心筋症の予後
5．小児ミトコンドリア心筋症の治療
第4節 ミトコンドリア病MELAS はtRNA modopathy：タウリン療法の
分子メカニズム 《大澤 裕，砂田 芳秀》
1．MELAS 脳卒中様発作とは
2．MELAS はミトコンドリアtRNALeu（UUR）のタウリン修飾異常病
3．タウリン補充によるMELAS モデル細胞のミトコンドリア機能障害の回復
4．タウリン補充医師主導治験
5．タウリン修飾の分子メカニズムの解明
6．tRNA modopathy であるMELAS はタウリン補充療法により改善する
7．今後の展開
第5節 Drug Delivery System（DDS）を基盤とする
ミトコンドリア遺伝子治療への挑戦 《山田 勇磨，原島 秀吉》
1．はじめに
2．ミトコンドリアを標的とした遺伝子治療戦略
3．MITO-Porter：ミトコンドリア標的型DDS
4．ミトコンドリアを標的とした遺伝子治療の挑戦
5．ミトコンドリアを標的とするRNA 創薬への展開
6．おわりに
第6節 ミトコンドリア病診断マーカーGDF15 の開発 《藤田 泰典》
1．はじめに
2．ミトコンドリア病バイオマーカーGDF15 の同定
3．GDF15
4．ミトコンドリア病診断マーカーGDF15 の臨床的意義
5．おわりに
第2章 ミトコンドリアと疾病
第1節 ミトコンドリアと腎臓病 《竹中 悠人，長谷川 頌，稲城 玲子》
1．はじめに
2．糖尿病性腎臓病におけるミトコンドリアの役割
3．急性腎障害，糸球体疾患，嚢胞性疾患におけるミトコンドリアの役割
4．ミトコンドリア病治療薬
5．オルガネラクロストークと腎疾患
6．おわりに
第2節 ミトコンドリアと生活習慣病―糖尿病を中心に 《市川 寛》
1．はじめに
2．ミトコンドリアと糖尿病
3．糖尿病によるミトコンドリア機能障害のメカニズム
4．糖尿病におけるミトコンドリア生合成とマイトファジーの不均衡
5．糖尿病におけるミトコンドリアダイナミクス障害
6．酸化ストレスと糖尿病
7．糖尿病におけるミトコンドリアの機能活性の変化
8．糖尿病におけるミトコンドリアCa2＋輸送
9．さいごに
第3節 ミトコンドリア呼吸と乳がん，子宮がん 《池田 和博，井上 聡》
1．はじめに
2．ミトコンドリア呼吸鎖と超複合体
3．ミトコンドリア呼吸鎖超複合体の形成促進因子COX7RP
4．乳がんおよび子宮内膜がんにおけるCOX7RP の過剰発現
5．COX7RP は乳がんおよび子宮内膜がんの増殖を促進する
6．COX7RP は低酸素に対する抵抗性を高める
7．COX7RP は代謝を調節する
8．ミトコンドリア呼吸鎖超複合体のさまざまな制御機構
9．がん治療標的としてのOXPHOS
10．まとめ
第4節 ミトコンドリア品質管理のレドックス制御と心不全治療への応用
《西田 基宏，西村 明幸》
1．はじめに
2．ミトコンドリアの品質管理制御
3．タンパク質の翻訳後修飾とミトコンドリア分裂活性調節
4．Drp1 のシステイン修飾と心疾患リスク制御
5．ミトコンドリア創薬への応用
6．おわりに
第5節 ミトコンドリア機能をターゲットにした神経細胞死抑制戦略
《佐藤 栄人，服部 信孝》
1．はじめに
2．孤発性パーキンソン病と初期のミトコンドリア研究
3．遺伝性パーキンソン病の原因遺伝子とタンパク質分解異常
4．遺伝性パーキンソン病とミトコンドリア品質管理の破綻
5．Parkin ノックアウトマウスの表現型とミトコンドリア異常
6．CHCHD2 ノックアウトマウスの表現型とミトコンドリア異常
7．ミトコンドリアをターゲットとしたパーキンソン病治療戦略
第6節 ミトコンドリアストレスと臓器障害 《渡辺 憲史，澁谷 修一，清水 孝彦》
1．緒 言
2．組織特異的SOD2 欠損表現型
3．SOD2 欠損表現型発症を誘導する分子機構
第7節 ミトコンドリア融合因子MFN2 の機能不全が
異なる発達段階の神経細胞に及ぼす影響 《石川 香》
1．はじめに
2．評価系のデザイン
3．異なる発達段階の神経細胞に対するMFN2 機能不全の影響
4． 推定されるhMFN2（D210V）の発現による神経変性のメカニズムとプロセス
5．結 論
6．おわりに
第8節 鉄欠乏応答性マイトファジーによる障害ミトコンドリアの除去と
肝細胞発がん抑制 《田中 敦，紺野 雄大，戸由 菜月》
1．肝細胞発がんとミトコンドリア
2．ミトコンドリアと鉄
3．ミトコンドリアと鉄応答性マイトファジー
4．マイトファジーは発がん抑止力となるか
第3章 ミトコンドリアとアンチエイジング/ 老化
第1節 ミトコンドリアとヒトの老化 《林 純一》
1．老化mtDNA 原因説
2．老化mtDNA 原因説：検証の注意点
3．mtDNA 移植による検証
4．核DNA 移植による検証
5．Mutator mice は老化mtDNA 原因説のモデルマウス？
6．次世代シーケンサーは老化mtDNA 原因説を完全否定
7．新仮説「老化ゲノム修飾原因説」の提案と検証：老化も初期化できる！
8．老化に伴う呼吸活性低下の原因遺伝子はGCAT とSHMT2
9．Shmt2 遺伝子破壊が胎児貧血を誘発するメカニズム
10．SHMT2 とGCAT の遺伝子発現抑制は長寿に貢献する？
11．今後の展望
第2節 ミトコンドリアと毛髪・皮膚のアンチエイジング
《南雲 潤一郎，新井 良平，柳 茂》
1．はじめに
2．MITOL 機能と疾患との関連
3．毛髪・皮膚老化とMITOL の関連
4．MITOL 活性化による抗老化アプローチ
5．おわりに
第3節 酸化ストレス応答転写因子NRF2 によるミトコンドリア機能維持と
アンチエイジング 《大野木 孝嘉，本橋 ほづみ》
1．酸化ストレスと老化
2．KEAP1-NRF2 制御系による抗酸化ストレス応答
3．ミトコンドリアと酸化ストレス
4．NRF2 によるミトコンドリア保護作用
5．NRF2 によるミトコンドリア機能改善作用
6．NRF2 によるアンチエイジング効果
第4章 ミトコンドリアと運動機能
第1節 運動と筋細胞のミトコンドリア 《増田 和実，小間 陸嗣》
1．はじめに―持久的運動能力と骨格筋ミトコンドリア
2．運動によるミトコンドリア生合成の制御
3．骨格筋ミトコンドリアの呼吸機能を補強するタンパク質
4．持久性トレーニング後の筋細胞のOXPHOS 能力
5．Mb とミトコンドリアとの相互作用
6．最後に
第2節 海洋性カロテノイド・アスタキサンチンの
ミトコンドリア代謝亢進作用メカニズム 《西田 康宏，戸邉 一之》
1．海洋性カロテノイド・アスタキサンチン
2．海洋性カロテノイド・アスタキサンチンによるミトコンドリア代謝亢進メカニズム
3．おわりに
第3節 ミトコンドリアによる筋量制御メカニズム 《中野 大輝》
1．骨格筋とミトコンドリア
2．筋萎縮とミトコンドリア
3．筋肥大とミトコンドリア
第4節 構造情報に基づくミトコンドリア呼吸鎖複合体の反応機構
および活性制御メカニズム 《伊藤（新澤） 恭子，村本 和優》
1．ミトコンドリア内膜呼吸鎖
2．ミトコンドリア呼吸鎖を構成する複合体および超複合体の構造と機能研究
3．末端酸化酵素である複合体Ⅳの構造と機能研究
4．超複合体形成の意義
※本書に記載されている会社名，製品名，サービス名は各社の登録商標または商標です。
なお，必ずしも商標表示（R，TM）を付記していません。
■執筆者計83名
石原 孝也 大阪大学 大学院理学研究科 助教
前田 真希 大阪大学 大学院理学研究科 研究員
石原 直忠 大阪大学 大学院理学研究科 教授／日本ミトコンドリア学会 理事長
大野 伸彦 自治医科大学 医学部 教授
蒋 晨星 東京大学 大学院薬学系研究科
岡崎 朋彦 北海道大学 遺伝子病制御研究所 准教授
難波 卓司 高知大学 教育研究部 准教授
牧野 弘暉 高知大学 農林海洋科学部
小谷野 史香 公益財団法人東京都医学総合研究所 ユビキチンプロジェクト 主任研究員
松田 憲之 公益財団法人東京都医学総合研究所 ユビキチンプロジェクト プロジェクトリーダー
武安 光太郎 筑波大学 数理物質系 助教
Nuning Anugrah Putri Namari
筑波大学 大学院理工情報生命学術院
中村 潤児 筑波大学 数理物質系 教授
神吉 智丈 新潟大学 大学院医歯学総合研究科 教授
中井 彰 山口大学 大学院医学系研究科 教授
瀧井 良祐 山口大学 大学院医学系研究科 助教
藤本 充章 山口大学 大学院医学系研究科 准教授
星野 温 京都府立医科大学 大学院医学研究科 助教
井澤 俊明 東北大学 大学院薬学研究科 助教
伴 匡人 久留米大学 分子生命科学研究所 講師
谷 春菜 東北大学 加齢医学研究所／日本学術振興会 特別研究員
中田 和人 筑波大学 生命環境系 教授
凌 楓 国立研究開発法人理化学研究所 環境資源科学研究センター ケミカルゲノミクス研究グループ専任研究員
吉田 稔 国立研究開発法人理化学研究所 環境資源科学研究センター 副センター長
／東京大学 大学院農学生命科学研究科 教授
安川 武宏 順天堂大学 医学部 准教授
佐々木 成江 名古屋大学 大学院理学研究科 准教授
伊藤 直樹 学習院大学 理学部 研究員
椎葉 一心 学習院大学 理学部 助教
柳 茂 学習院大学 理学部 教授
西田 卓人 宮崎大学 医学部 特任助教
西頭 英起 宮崎大学 医学部 教授
太田 啓介 久留米大学 医学部 教授
大澤 郁朗 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター研究所 生体調節機能研究 研究副部長
堀内 かほる 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター研究所 生体調節機能研究
多喜 正泰 名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 特任准教授
山口 茂弘 名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所 教授
竹田 弘法 国立研究開発法人理化学研究所 生命機能科学研究センター 基礎科学特別研究員
荒磯 裕平 金沢大学 医薬保健研究域 助教
遠藤 斗志也 京都産業大学 生命科学部 教授
平田 聖里菜 福岡大学 理学部
錦織 充広 福岡大学 理学部 助教
小柴 琢己 福岡大学 理学部 教授
八木 美佳子 九州大学 大学院医学研究院 助教
内海 健 九州大学 大学院医学研究院 教授
康 東天 九州大学 大学院医学研究院 教授
村山 圭 千葉県こども病院 代謝科 部長
大竹 明 埼玉医科大学 小児科 教授
岡﨑 敦子 順天堂大学 大学院医学研究科／難病の診断と治療研究センター 准教授
岡﨑 康司 順天堂大学 大学院医学研究科／難病の診断と治療研究センター 教授/センター長
大澤 裕 川崎医科大学 神経内科学 特任准教授
砂田 芳秀 川崎医科大学 神経内科学 教授
山田 勇磨 北海道大学 大学院薬学研究院 准教授
原島 秀吉 北海道大学 大学院薬学研究院 教授
藤田 泰典 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター研究所 老化制御研究チーム 研究員
竹中 悠人 東京大学 大学院医学系研究科
長谷川 頌 東京大学 大学院医学系研究科 特任助教
稲城 玲子 東京大学 大学院医学系研究科 特任教授
市川 寛 同志社大学 大学院生命医科学研究科 教授
池田 和博 埼玉医科大学 医学部 准教授
井上 聡 埼玉医科大学 医学部 客員教授／地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター研究所
老化機構研究チーム システム加齢医学研究 研究部長
西田 基宏 九州大学 大学院薬学研究院 教授／大学共同利用機関法人自然科学研究機構生理学研究所 教授
西村 明幸 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 生理学研究所 特任准教授
佐藤 栄人 順天堂大学 大学院医学研究科 先任准教授
服部 信孝 順天堂大学 大学院医学研究科 教授／医学部長
渡辺 憲史 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター 老化ストレス応答研究PT 研究員
澁谷 修一 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター 老化ストレス応答研究PT 研究員
清水 孝彦 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター 老化ストレス応答研究PT プロジェクトリーダー
石川 香 筑波大学 生命環境系 助教
田中 敦 山形大学 大学院医学系研究科 准教授
紺野 雄大 山形大学 医学部
戸由 菜月 山形大学 医学部
林 純一 筑波大学名誉教授／生存ダイナミクス研究センター センター長
南雲 潤一郎 大正製薬株式会社 セルフメディケーション開発研究所基盤研究室 主任研究員補
新井 良平 大正製薬株式会社 セルフメディケーション開発研究所基盤研究室 主任研究員補
大野木 孝嘉 東北大学 大学院医学系研究科 特任助手
本橋 ほづみ 東北大学 加齢医学研究所 教授
増田 和実 金沢大学 人間社会研究域 教授
小間 陸嗣 金沢大学 大学院自然科学研究科
西田 康宏 富士化学工業株式会社 ライフサイエンス部
戸邉 一之 富山大学 医学部 教授
中野 大輝 立命館大学 立命館グローバル・イノベーション研究機構 専門研究員
伊藤（新澤）恭子 兵庫県立大学 大学院理学研究科 特任教授
村本 和優 兵庫県立大学 大学院理学研究科 准教授
