ミトコンドリア分裂・融合とマイトファジー

定義

ミトコンドリア動態は、融合により膜・タンパク質・mtDNAを共有し、分裂により増殖、輸送、損傷部位の切り分けを行う過程である。回復不能な膜電位低下ミトコンドリアは選択的オートファジーであるマイトファジーへ送られ、細胞のエネルギー産生とROS制御を保つ。

イメージ

発電設備を一つの固定した塊ではなく、連結・分離できるネットワークと考える。軽い故障は設備同士をつないで部品を補い、重い故障部分は切り離して回収処分する。

仕組み

外膜融合はMFN1/2、内膜融合はOPA1が担い、膜電位と内膜構造を保つ。分裂ではDRP1が外膜上の受容蛋白へ集まり、GTP加水分解で膜を絞る。損傷ミトコンドリアで膜電位が低下するとPINK1が外膜に蓄積し、Parkinを活性化して外膜タンパク質をユビキチン化する。オートファジー受容体がLC3系へ連結し、オートファゴソームが損傷ミトコンドリアを包みリソソームへ運ぶ。BNIP3/NIXなど受容体依存経路もあり、赤血球成熟など生理的除去に使われる。

例

長い軸索を持つ神経細胞ではミトコンドリア輸送と品質管理が特に重要である。PINK1/Parkin系の異常は損傷ミトコンドリア蓄積と神経変性の一因になり得る。運動や寒冷では分裂・融合と新生が代謝需要へ適応する。