脂肪滴に蓄えられたトリアシルグリセロールがミトコンドリアのストレス回復を支える

エネルギーの産生や代謝、シグナル伝達を担うミトコンドリアの障害は、細胞や臓器に深刻な影響を及ぼす。本研究では、ストレスを受けたミトコンドリアが回復するメカニズムを明らかにするために、酵母を用いたマルチオミクス質量分析プロファイリングを実施した 。
分析の結果、ミトコンドリアがストレスを受けると、細胞は脂肪滴に蓄えられたトリアシルグリセロール（TAG）を分解してミトコンドリアの膜を再構築することがわかった。具体的には、細胞内ではTgl3-5という酵素を介してTAGが分解され、ミトコンドリアの機能維持に必要なカルジオリピンが産生されていた。カルジオリピンの増加は、ミトコンドリアの機能を修復し、ストレスからの回復に寄与する。同様のメカニズムは哺乳類細胞にも保存されていると考えられる。
本論文は、ストレスを受けたミトコンドリアが回復するために脂肪滴由来のトリアシルグリセロール（TAG）の分解が不可欠であることを示した。また、脂質動員経路の調節がミトコンドリア機能不全を伴う病態の治療法に役立つ可能性を示唆した。

論文へのアクセスはこちら:  Z. N. Baker, et al., Nature cell biology（2025）

注目ポイント

・ミトコンドリアがストレスを受けると、細胞は脂肪滴に蓄えられたトリアシルグリセロール（TAG）を分解してミトコンドリアの機能を回復させる

・酵母の実験では、Tglリパーゼを介してTAGが分解され、ミトコンドリアの機能維持に必要なカルジオリピンが産生された

・同様のメカニズムは哺乳類細胞にも保存されており、脂質動員経路の調節がミトコンドリア機能不全を伴う病態の治療法に役立つ可能性を示唆した

ミトコンドリアスーパーオキシドと膜電位の同時測定

HeLa細胞をHBSSにて洗浄後、MitoBright ROS Deep Red(製品コードMT16)とJC-1 MitoMP Detection Kit(製品コードMT09)を用いて共染色し、発生したミトコンドリアROSと膜電位を同時に観察しました。その結果、いずれの条件でもミトコンドリアROSの発生に伴うミトコンドリア膜電位の低下を同時に観察することが出来ました。

＜検出条件（共焦点レーザー蛍光顕微鏡）＞
JC-1 ：緑 Ex = 488, Em = 490-520 nm, 赤 Ex = 561, Em = 560-600 nm
MitoBright ROS ：Ex = 633 nm, Em = 640-700 nm
スケールバー：10 µm

＜検出条件（マイクロプレートリーダー）＞
装置：Tecan, Infinite M200 Pro
JC-1 ：緑 Ex = 480-490 nm, Em = 525-545 nm, 赤 Ex = 530-540 nm, Em = 585-605 nm
MitoBright ROS ：Ex = 545-555 nm, Em = 665-685 nm