細胞生物学：生殖系列ではミトコンドリアの断片化によって有害なmtDNAの選択的除去が駆動される

ミトコンドリアは自身のゲノムを持ち、このゲノムは核ゲノムとは異なり、母系でのみ受け継がれる。ミトコンドリア DNA（mtDNA）は変異率が高く、組換えが低レベルでしか起こらないため、雌性生殖系列には、有害な変異の蓄積を防ぐための特殊な選択機構が存在する。しかし、この選択の基盤にある分子機構はよく分かっていない。今回我々は、ショウジョウバエ（Drosophila）において、対立遺伝子特異的な蛍光in situハイブリダイゼーション法を用いて野生型mtDNAと変異型mtDNAを識別することで、生殖系列の選択を可視化した。選択はショウジョウバエの卵形成の初期段階で初めて出現し、これは融合促進タンパク質マイトフュージンの減少により引き起こされる。次いでこれが、ミトコンドリアゲノムを異なるミトコンドリア断片内に物理的に分離させて、ゲノムやゲノム産物の混合を防ぐことで、相補性を減少させている。変異ゲノムを含むミトコンドリアが断片化されるとミトコンドリアのATP産生能が低下し、これがマイトファジータンパク質Atg1およびBNIP3を必要とする過程を介した選択のための標識となる。Atg1やBNIP3を減少させると野生型mtDNAの量が低下することから、ミトコンドリアの代謝回転とmtDNAの複製の間のつながりが示唆される。断片化は生殖系列組織での選択に必要なだけでなく、通常は選択が起こらない体細胞組織で選択を誘導するのにも十分である。我々は、有害なmtDNA変異を排除する選択には一般化可能な機構があると考えており、この機構からmtDNA疾患の治療戦略の開発が可能になるかもしれない。

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