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Jul 31, 2023

ヒトOPA1によるミトコンドリア膜リモデリングの構造機構

Nature volume 620、pages 1101–1108 (2023)この記事を引用 3393 アクセス 45 Altmetric Metrics の詳細 ミトコンドリア ネットワークの独特の形態は、多様な代謝と調節をサポート

Nature volume 620、pages 1101–1108 (2023)この記事を引用

3393 アクセス

45 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ミトコンドリア ネットワークの独特の形態は、細胞の機能と運命を決定する多様な代謝プロセスと調節プロセスをサポートしています 1,2,3。 メカノケミカル GTPase 視神経萎縮 1 (OPA1) は、クリステの構造に影響を与え、ミトコンドリア内膜の融合を触媒します 4,5。 その基本的な重要性にもかかわらず、OPA1 がミトコンドリアの形態を調節する分子機構は不明です。 今回、細胞解析と構造解析を組み合わせて、OPA1依存性の膜リモデリングと融合の鍵となる分子機構を明らかにします。 ヒト OPA1 は、脂質結合パドル ドメインを介してカルジオリピンを含む膜に自らを埋め込みます。 パドルドメイン内の保存されたループは二重層に深く挿入され、カルジオリピンが豊富な膜との相互作用をさらに安定させます。 パドルドメインを介したOPA1の二量体化は、膜上の柔軟なOPA1格子の螺旋集合を促進し、細胞内のミトコンドリア融合を促進します。 さらに、膜を曲げる OPA1 オリゴマーは構造変化を起こし、膜挿入ループを外側リーフレットから引き出し、膜再構築の仕組みに寄与します。 私たちの発見は、ヒトOPA1がミトコンドリアの形態をどのように形成するかを理解するための構造的枠組みを提供し、ヒトの病気の突然変異がどのようにOPA1の機能を損なうのかを示しています。

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この研究の結果を裏付けるすべての 3D クライオ EM データは、アクセッション コード EMD-26977 および EMDB-26984 で電子顕微鏡データ バンクに寄託されています。 モデル座標は、アクセッション コード 8CT1 および 8CT9 で PDB に寄託されています。 配列アラインメント用のタンパク質配列データは UniProt から入手できます (アクセッション コードについては図の凡例を参照)。 この研究で使用された OPA1 配列は次のとおりです: ヒト (UniProt: O60313)、クロロセバス サバエウス (ミドリザル; UniProt: A0A0D9R952)、マカカ ムラッタ (アカゲザル; UniProt: F6Y1N8)、パン トログロダイト (チンパンジー; UniProt: A0A2I3SKT2)、ゴリラゴリラ (ゴリラ; UniProt: G3S1U3)、パン パニスカス (ボノボ; UniProt: A0A2R9BDG8)、パピオ アヌビス (ヒヒ; UniProt: A0A096N399)、Callithrix jacchus (マーモセット; UniProt: A0A2R8PC53)、Oryctolagus cuniculus (ウサギ; UniProt: G1TAB7)、イクチドミスtridecemlineatus (リス; UniProt: I3MI89)、Cavia porcellus (モルモット; UniProt: H0V6M3)、Mus musculus (マウス; UniProt: P58281)、Rattus Norvegicus (ラット; UniProt: Q2TA68)、Canis Familyis (イヌ、UniProt: F1PK93)、 Vulpes vulpes (アカギツネ、UniProt: A0A3Q7T0T6)、Felis catus (ネコ、UniProt: A0A337SN50)、Ailuropoda melanoleuco (ネコ、UniProt: G1MBN4)、Sus scrofa (ブタ、UniProt: A0A5G2QQR2)、Loxodonta africana (アフリカゾウ、UniProt: G3SNG0 )、Equus caballus (馬; UniProt: F6Z2C8)、Vicugna pacos (アルパカ; UniProt: A0A6I9I1B0)、Bos taurus (牛; UniProt: A0A6I9I1B0) UniProt: E1BBC4)、Capra hircus (ヤギ; UniProt: A0A452EKR4)、Ovis aries (ヒツジ; UniProt: A0A6P7D299)、Desmodus rotundus (吸血コウモリ; UniProt: K9J3D6)、Tursiops truncatus (イルカ; UniProt: A0A2U4ACH9)、Delpinapterusロイカ（ベルーガ）クジラ; UniProt: A0A2Y9MT19)、ダニオ・レリオ (ゼブラフィッシュ; UniProt: Q5U3A7)、オンコルリンクス・マソウ (サケ; UniProt: O93248)、Gallus gallus (ニワトリ; UniProt: Q5F499)、Meleagris gallopavo (野生の七面鳥; UniProt: G3UT81)。 すべてのゲルとブロットの完全なバージョンは、補足図 1 に提供されています。ソースデータはこの論文に提供されています。