細胞の「バッテリー」の発見が多くの病気の克服につながる

細胞の「バッテリー」の発見が多くの病気の克服につながる 生物学

米国のバージニア大学医学部の運動研究者が、私たちの体が細胞の動力源である「バッテリー」を正常に機能させる仕組みを明らかにしました。この研究成果は、アルツハイマー病や糖尿病をはじめとする多くの一般的な病気の治療法の改善につながる可能性があります。

UVA(バージニア大学)のZhen Yan教授らによる今回の研究では、私たちの細胞が問題を感知し、ミトコンドリアという細胞の「バッテリー」の品質管理を行う仕組みが明らかになりました。Yan教授は、長年にわたってミトコンドリアの働きを解明しようとしてきましたが、今回の発見は彼のキャリアの中で最もエキサイティングなものだと言います。

UVAのロバート・ベルン心臓血管研究センターの骨格筋研究センター長であるYan教授は、「ミトコンドリアは私にとって宇宙の中心です。というのも、文字通り私たちの体のすべての細胞がエネルギー生産をミトコンドリアに依存しており、パワーハウスが正しく機能するための防弾システムが必要だからです。」と述べています。糖尿病、心不全、アルツハイマー病など、多くの個人、家族、社会全体に壊滅的な影響を与える慢性疾患(非伝染性疾患とも呼ばれる)は、細胞内のミトコンドリアの問題が原因です。

ストレス検出器

UVAの研究者Zhen Yan氏は、「ミトコンドリアは私にとって宇宙の中心です」と語る。(米国国立衛生研究所の写真)

UVAの研究者Zhen Yan氏は、「ミトコンドリアは私にとって宇宙の中心です」と語る。©National Institutes of Health

Yan教授の研究チームは、マウスとヒトのさまざまな組織のミトコンドリアを包む外膜に、特殊なセンサーを発見しました。このセンサーは、運動や断食などの「エネルギー的ストレス」を検知し、傷ついたミトコンドリアを分解・除去するように信号を送ります。「ミトファジー」と呼ばれるこの重要な修復プロセスは、100年以上前にその存在が示唆されていた。しかし、その仕組みはこれまで完全には解明されていませんでした。今回の研究では、その答えが得られました。

Yan教授らは、「mitoAMPK」と呼ばれるミトコンドリアのセンサーが、組織によってわずかに異なる形で存在することを発見しました。例えば、あるタイプは骨格筋で特に活発に働いているようです。今回の研究成果をまとめた論文の中で、研究者たちは、センサーの種類の多さを「予想外に複雑」と表現しています。さらに、これらのセンサーが、細胞のエネルギー供給を守る重要なダメージコントロールシステムになっていることを説明しています。

今回の研究で、Yan教授は非常に興味深い発見をしました。それは、糖尿病治療の第一選択薬であるメトホルミンをマウスに投与すると、骨格筋の「mitoAMPK」が活性化され、他の細胞のAMPKは活性化されないというものでした。この発見は、私たちの体内に機能不全のミトコンドリアが蓄積することによって引き起こされることが知られている一般的な慢性疾患の治療において、「mitoAMPK」とミトコンドリアの品質管理を活性化することの重要性を最もよく表しています。また、定期的な運動がこのような疾患の予防と治療に大きな力を発揮する理由も説明しています。

「ミトコンドリアの品質管理に関する新たな知見が得られたことで、パンデミックの規模に達し、全死亡原因の71%を占めると推定されている非感染性疾患の新たな治療法の開発に向けた取り組みが促進されるでしょう」と述べています。

UVAの循環器内科に所属するYan教授は、特定の疾患がどのようにミトコンドリアの機能を阻害するかを医師がよりよく理解することが重要であると述べています。今回の研究成果は、そのための基礎となるものです。

「私たちは、mitoAMPKの活性化の重要なステップを特定するための遺伝子モデルを開発し、ミトAMPKによって制御される魔法の分子を発見しようとしています。」とヤンは述べています。「今回の発見は、体内のセンサーシステムの美しさについて多くのことを教えてくれました。社会は、健康や病気の予防のために定期的な運動を促進し、効果的な運動模倣薬を開発するために、これらの知見をぜひ活用すべきだと思います」と述べています。

Provided by University of Virginia , Journal:Proceedings of the National Academy of Sciences, DOI: 10.1073/pnas.2025932118

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