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マイクロRNA miR-302bとmiR-372はSLC25A12トランスポーターによるミトコンドリアの代謝を調節することでMAVSを介した抗ウイルス自然免疫応答を制御する

安川, 開 YASUKAWA, Kai ヤスカワ, カイ 九州大学

2020.03.23

概要

マイクロ RNA(miRNA)はおよそ 22 塩基で構成されている短いノンコーディング RNA であり,細胞内で多数の遺伝子発現を制御することで,細胞増殖や分化,発生,アポトーシスなど様々な細胞機能の調節に関与している.miRNA は,自身の 5’末端の 2 塩基目から 8 塩基目の 7 塩基からなるシード配列を介して,標的遺伝子 mRNA の 3’-UTR に対してミスマッチを含む不完全な結合をすることで,mRNA からのタンパク質の翻訳阻害や mRNA の分解を引き起こし,標的遺伝子の発現を抑制する.これまでに,ヒトでは 2000 を超える miRNA が同定されており,その多くが疾患に関係していることから,新しい創薬標的としても注目されている.さらに,最近の研究において, miRNA がウイルスに対する自然免疫応答にも関わっていることが明らかになってきている.

ミトコンドリアは ATP 産生やアポトーシス,カルシウムの恒常性維持などの様々な細胞内プロセスに関わっている. また, ミトコンドリア外膜に局在する mitochondrial antiviral signaling(MAVS)を介して,ミトコンドリアが RNA ウイルスに対する抗ウイルス応答の制御に関与していることが明らかになっている.ミトコンドリアを介した抗ウイルス応答は,細胞質中の RNA センサー分子である RIG-I に代表される RIG-I like receptor (RLR)経路の下流に位置しており,ミトコンドリア外膜上に MAVS を中心としたシグナル伝達複合体(MAVS signalosome)を形成し,下流のシグナル伝達因子へとシグナルを伝達する.これまでに申請者らの研究によって,ミトコンドリアを介したウイルス応答を正常に機能させるためには,ミトコンドリアの膜電位や酸化的リン酸化活性,形態調節などのミトコンドリアの生理機能が重要な役割を果たしていることが明らかになっている.また,現在までの研究で,一部の miRNA が抗ウイルス自然免疫に関与することが明らかになっているが,miRNA によるミトコンドリア機能調節を介した自然免疫応答の制御機構はまだ明らかになっていないことから,本研究ではミトコンドリアを介した自然免疫の制御機構における miRNA の機能や作用機序を検討した.

申請者らはまず,ミトコンドリアを介した抗ウイルス応答に関与している miRNA を見出すために,ウイルス感染や二本鎖ウイルス RNA アナログの poly (I:C)で刺激をした細胞において発現が変動する miRNA を調べた.その中で,miR-302b や miR-372 はウイルス感染により発現が上昇し,さらに,これらの miRNA を細胞内に導入することでウイルス感染による I 型インターフェロンやサイトカイン産生が抑制されることを明らかにした(参考図 1).興味深いことに,これらの miRNA を導入した細胞では,ミトコンドリアが過剰に分裂した状態で存在していることも見出した.これらの miRNA がどのような標的遺伝子の発現を制御することで,ミトコンドリアの過剰分裂を引き起こしているかを調べるために,miR-302b を導入した細胞でマイクロアレイ解析を行ったところ,ミトコンドリアの形態調節や代謝調節に関与する RAB32 や SLC25A12 などの複数のミトコンドリアに局在している分子が標的遺伝子になっていることが明らかになった.次にこれらの標的遺伝子の機能解析を行ったところ,標的分子のひとつである RAB32 によって,DRP1 のリン酸化調節により DRP1 のミトコンドリア分裂活性が亢進することにより,ミトコンドリアの過剰な分裂が誘導されていることを見出した.また,DRP1 のアダプター分子である MID49 や MID51 の発現は上昇しており,DRP1 のミトコンドリア上への局在が亢進していることも明らかになった.これらの作用機序によるミトコンドリアの過剰分裂が,ミトコンドリアを介した抗ウイルス応答を抑制していることが示唆された.

さらに,miR-302b や miR-372 を導入した細胞では,ミトコンドリアの酸素消費が低下することも明らかになった(参考図 2).この酸素消費の低下には,ミトコンドリア内膜に局在するアスパラギン酸/グルタミン酸トランスポーターである SLC25A12 が関与している可能性が考えられた.そこで,SLC25A12 の発現を欠損させた細胞を用いて酸素消費を測定したところ,ミトコンドリア酸素消費が低下することが明らかになり,さらに,ミトコンドリア関連の代謝物であるピルビン酸やアスパラギン酸量の減少や NAD/NADH 比の変化が見られた.また,siRNA による SLC25A12 ノックダウン細胞では,I 型インターフェロンやサイトカイン産生が抑制されることも見出されたが,興味深いことに,減少していたピルビン酸やアスパラギン酸を培地中に添加することで,I 型インターフェロンやサイトカイン産生が回復することが明らかになった.これらのことから,ミトコンドリアの呼吸活性や代謝物輸送の変化もミトコンドリア形態変化と同様に抗ウイルス応答の制御に寄与していることが示唆された.

上記の結果より,申請者らは,miR-302b や miR-372 がミトコンドリア局在分子の発現をコントロールし,ミトコンドリア形態調節や代謝調節を介してウイルス感染後の自然免疫応答を抑制することで,抗ウイルス応答の収束や過剰な反応の抑制に寄与していると結論付けた.

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参考文献

1. Ambros, V. (2004) The functions of animal microRNAs. Nature 431, 350-355

2. Wienholds, E., and Plasterk, R. H. A. (2005) MicroRNA function in animal development. FEBS Lett. 579, 5911-5922

3. Mendell, J. T., and Olson, E. N. (2012) MicroRNAs in stress signaling and human disease. Cell 148, 1172-1187

4. Li, Y., and Shi, X. (2013) MicroRNAs in the regulation of TLR and RIG-I pathways. Cell. Mol. Immunol. 10, 65-71

5. Yarbrough, M.L., Zhang, K., Sakthivel, R., Forst, C.V., Posner, B.A., Barber, G.N., White, M.A., and Fontoura, B. M. A. (2014) Primate-specific miR-576-3p sets host defense signalling threshold. Nat. Commun. 5, 4963

6. Ingle, H., Kumar, S., Raut, A. A., Mishra, A., Kulkarni, D. D., Kameyama, T., Takaoka, A., Akira, S., and Kumar, H. (2015) The microRNA miR-485 targets host and influenza virus transcripts to regulate antiviral immunity and restrict viral replication. Sci. Signal. 8, ra126

7. Kawai, T., and Akira, S. (2006) Innate immune recognition of viral infection. Nat. Immunol. 7, 131-137

8. Meylan, E., and Tschopp, J. (2006) Toll-like receptors and RNA helicases: two parallel ways to trigger antiviral responses. Mol. Cell 22, 561-569

9. Seth, R. B., Sun, L., Ea, C.K., and Chen, Z. J. (2005) Identification and characterization of MAVS, a mitochondrial antiviral signalling protein that activates NF-κB and IRF3. Cell 122, 669-682

10. Koshiba, T. (2013) Mitochondrial-mediated antiviral immunity. Biochim. Biophys. Acta. 1833, 225-232

11. Koshiba, T., Yasukawa, K., Yanagi, Y., and Kawabata, S. (2011) Mitochondrial membrane potential is required for MAVS-mediated antiviral signaling. Sci. Signal. 4, ra7

12. Yoshizumi, T., Ichinohe, T., Sasaki, O., Otera, H., Kawabata, S., Mihara, K., and Koshiba, T. (2014) Influenza A virus protein PB1-F2 translocates into mitochondria via Tom40 channels and impairs innate immunity. Nat. Commun. 5, 4713.

13. Yoshizumi, T., Imamura, H., Taku, T., Kuroki, T., Kawaguchi, A., Ishikawa, K., Nakada, K., and Koshiba, T. (2017) RLR-mediated antiviral innate immunity requires oxidative phosphorylation activity. Sci. Rep. 7, 5379

14. Castanier, C., Garcin, D., Vazquez, A., and Arnoult, D. (2010) Mitochondrial dynamics regulate the RIG-I-like receptor antiviral pathway. EMBO Rep. 11, 133-138

15. Wan, S., Ashraf, U., Ye, J., Duan, X., Zohaib, A., Wang, W., Chen, Z., Zhu, B., Li, Y., Chen, H., and Cao, S. (2016) MicroRNA-22 negatively regulates poly(I:C)-triggered type I interferon and inflammatory cytokine production via targeting mitochondrial antiviral signaling protein (MAVS). Oncotarget 7, 76667-76683

16. Subramanyam, D., Lamouille, S., Judson, R. L., Liu, J. Y., Bucay, N., Derynck, R., and Blelloch, R. (2011) Multiple targets of miR-302 and miR-372 promote reprogramming of human fibroblasts to induced pluripotent stem cells. Nat. Biotechnol. 29, 443-448

17. Lin, S. L., Chang, D.C., Lin, C.H., Ying, S.Y., Leu, D., and Wu, D.T.S. (2011) Regulation of somatic cell reprogramming through inducible mir-302 expression. Nucleic Acids Res. 39, 1054-1065

18. Agarwal, V., Bell, G. W., Nam, J. W., and Bartel, D. P. (2015) Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs. eLife 4, e05005

19. Whittemore, L.A., and Maniatis, T. (1990) Postinduction turnoff of beta-interferon gene expression. Mol. Cell. Biol. 10, 1329-1337

20. Otera, H., Ishihara, N., and Mihara, K. (2013) New insights into the function and regulation of mitochondrial fission. Biochim. Biophys. Acta. 1833, 1256-1268

21. Alto, N. M., Soderling, J., Scott, J. D. 2002. Rab32 is an A-kinase anchoring protein and participates in mitochondrial dynamics. J. Cell Biol. 158, 659-668

22. Bui, M., Gilady, S. Y., Fitzsimmons, R. E. B., Benson, M. D., Lynes, E. M., Gesson, K., Alto, N. M., Strack, S., Scott, J. D., and Simmen, T. (2010) Rab32 modulates apoptosis onset and mitochondria-associated membrane (MAM) properties. J. Biol. Chem. 285, 31590-31602

23. Cribbs, J.T., and Strack, S. (2007) Reversible phosphorylation of Drp1 by cyclic AMP- dependent protein kinase and calcineurin regulates mitochondrial fission and cell death. EMBO Rep. 8, 939-944

24. Chang, C. R., and Blackstone, C. (2007) Cyclic AMP-dependent protein kinase phosphorylation of Drp1 regulates its GTPase activity and mitochondrial morphology. J. Biol. Chem. 282, 21583–21587

25. Losón, O.C., Song, Z., Chen, H., and Chan, D.C. (2013) Fis1, Mff, MiD49, and MiD51 mediate Drp1 recruitment in mitochondrial fission. Mol. Biol. Cell 24, 659-667

26. Palmieri, L., Pardo, B., Lasorsa, F. M., del Arco, A., Kobayashi, K., Iijima, M., Runswick, M. J., Walker, J. E., Saheki, T., Satrústegui, J., and Palmieri, F. (2001) Citrin and aralar1 are Ca2+-stimulated aspartate/glutamate transporters in mitochondria. EMBO J. 20, 5060-5069

27. Thangaratnarajah, C., Ruprecht, J. J., and Kunji, E. R. S. (2014) Calcium-induced conformational changes of the regulatory domain of human mitochondrial aspartate/glutamate carriers. Nature Commun. 5, 5491

28. Yoshinaka, T., Kosako, H., Yoshizumi, T., Furukawa, R., Hirano, Y., Kuge, O., Tamada, T., and Koshiba, T. (2019) Structural basis of mitochondrial scaffolds by prohibitin complexes: Insight into a role of the coiled-coil region. iScience 19, 1065-1078

29. Hou, F., Sun, L., Zheng, H., Skaug, B., Jiang, Q-X., and Chen, Z. J. (2011) MAVS forms functional prion-like aggregates to activate and propagate antiviral innate immune response. Cell 146, 448-461

30. Sasaki, O., Yoshizumi, T., Kuboyama, M., Ishihara, T., Suzuki, E., Kawabata, S., and Koshiba, T. (2013) A structural perspective of the MAVS-regulatory mechanism on the mitochondrial outer membrane using bioluminescence resonance energy transfer. Biochim. Biophys. Acta. 1833, 1017-1027

31. Amoedo, N. D., Punzi, D., Obre, E., Lacombe, D., De Grassi, A., Pierri, C. L., and Rossignol, R. (2016) AGC1/2, the mitochondrial aspartate-glutamate carriers. Biochim. Biophys. Acta. 1863, 2394-2412

32. Alkan, H. F., Walter, K. E., Luengo, A., Madreiter-Sokolowski, C. T., Stryeck, S., Lau, A. N., Al-Zoughbi, W., Lewis, C. A., Thomas, C.J., Hoefler, G., Graier, W.F., Madl, T., Vander Heiden, M. G., and Bogner-Strauss, J. G. (2018) Cytosolic aspartate availability determines cell survival when glutamine is limiting. Cell Metab. 28, 1-15

33. Patterson, J. N., Cousteils, K., Lou, J. W., Manning Fox, J. E., MacDonald, P. E., and Joseph, J. W. (2014) Mitochondrial metabolism of pyruvate is essential for regulating glucose- stimulated insulin secretion. J. Biol. Chem. 289, 13335-13346

34. Vakanti, N.M., Divakaruni, A.S., Green, C.R., Parker, S.J., Henry, R.R., Ciaraldi, T.P., Murphy, A.N., Metallo, C. M. (2014) Regulation of substrate utilization by the mitochondrial pyruvate carrier. Mol. Cell 56, 425-435

35. Chan, Y. K., and Gack, M. U. (2015) RIG-I-like receptor regulation in virus infection and immunity. Curr. Opin. Virol. 12, 7-14

36. Forster, S. C., Tate, M. D., and Hertzog, P. J. (2015) MicroRNA as type I interferon-regulated transcripts and modulators of the innate immune response. Front. Immunol. 6, 334

37. Barroso-delJesus, A., Romero-López, C., Lucena-Aguilar, G., Melen, G. J., Sanchez, L., Ligero, G., Berzal-Herranz, A., and Menendez, P. (2008) Embryonic stem cell-specific miR302-367 cluster: human gene structure and functional characterization of its core promoter. Mol. Cell Biol. 28, 6609-6619

38. Chen, X., Zhou, L., Peng, N., Yu, H., Li, M., Cao, Z., Lin, Y., Wang, X., Li, Q., Wang, J., She, Y., Zhu, S., Lu, M., Zhu, Y., and Liu, S. (2017) MicroRNA-302a suppresses influenza A virus–stimulated interferon regulatory factor-5 expression and cytokine storm induction. J. Biol. Chem. 292, 21291-21303

39. Tatsuta, T., Model, K., and Langer, T. (2005) Formation of membrane-bound ring complexes by prohibitins in mitochondria. Mol. Biol. Cell 16, 248-259

40. Artal-Sanz, M., and Tavernarakis, N. (2009) Prohibitin and mitochondrial biology. Trends Endocrinol. Metab. 20, 394-401

41. Osman, C., Haag, M., Potting, C., Rodenfels, J., Dip, P.V., Wieland, F.T., Brügger, B., Westermann, B., and Langer, T. (2009) The genetic interactome of prohibitins: coordinated control of cardiolipin and phosphatidylethanolamine by conserved regulators in mitochondria. J. Cell Biol. 184, 583-596

42. Zhang, W., Wang, G., Xu, Z-G., Tu, H., Hu, F., Dai, J., Chang, Y., Chen, Y., Lu, Y., Zeng, H., Cai, Z., Han, F., Xu, C., Jin, G., Sun, L., Pan, B-S., Lai, S-W., Hsu C-C., Xu, J., Chen, Z-Z., Li, H-Y., Seth, P., Hu, J., Zhang, X., Li, H., and Lin, H-K. (2019) Lactate is a natural suppressor of RLR signaling by targeting MAVS. Cell 178, 176-189

43. Mills, E. L., Kelly, B., and O’Neill, L. A. J. (2017) Mitochondria are the powerhouses of immunity. Nat. Immunol. 18, 488-498

44. Banoth, B., and Cassel, S. L. (2018) Mitochondria in innate immune signaling. Transl. Res. 202, 52-68

45. Yasukawa, K., Oshiumi, H., Takeda, M., Ishihara, N., Yanagi, Y., Seya, T., Kawabata, S., and Koshiba, T. (2009) Mitofusin 2 inhibits mitochondrial antiviral signaling. Sci. Signal. 2, ra47

46. Bolstad, B.M., Irizarry, R. A., Astrand, M., and Speed, T.P. (2003) A comparison of normalization methods for high density oligonucleotide array data based on variance and bias. Bioinformatics 19, 185-193

47. Gentleman, R.C., Carey, V. J., Bates, D. M., Bolstad, B., Dettling, M., Dudoit, S., Ellis, B., Gautier, L., Ge, Y., Gentry, J., Hornik, K., Hothorn, T., Huber, W., Iacus, S., Irizarry, R., Leisch, F., Li, C., Maechler, M., Rossini, A. J., Sawitzki, G., Smith, C., Smyth, G., Tierney, L., Yang, J. Y. H., and Zhang, J. (2004) Bioconductor: open software development for computational biology and bioinformatics. Genome Biol. 5, R80

48. Quackenbush J. (2002) Microarray data normalization and transformation. Nat. Genetics 32, 496-501

49. Yaku, K., Okabe, K., and Nakagawa, T. (2018) Simultaneous measurement of NAD metabolome in aged mice tissue using liquid chromatography tandem-mass spectrometry (LC/MS/MS). Biomed. Chromatogr. 32, e4205

50. Yamamoto, M., Hikosaka, K., Mahmood, A., Tobe, K., Shojaku, H., Inohara, H., and Nakagawa, T. (2016) Nmnat3 is dispensable in mitochondrial NAD level maintenance in vivo. PLoS One 11, e0147037

51. Saeed, A. I., Sharov, V., White, J., Li, J., Liang, W., Bhagabati, N., Braisted, J., Klapa, M., Currier, T., Thiagarajan, M., Sturn, A., Snuffin, M., Rezantsev, A., Popov, D., Ryltsov, A., Kostukovich, E., Borisovsky, I., Liu, Z., Vinsavich, A., Trush, V., and Quackenbush, J. (2003) TM4: a free, open-source system for microarray data management and analysis. Biotechniques 34, 374-378

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