ミトコンドリア(mitochondria)

真核細胞の中にある細胞小器官の一つ。細胞容積の10%ほどを占める。大きさは0.5μm程度。*1

好気呼吸によってエネルギーとなるATPを生成する働きを持つ。

哺乳類の肺のミトコンドリアの画像

真核細胞はもともと酸素を使ってエネルギーを生み出すことができなかったが、別の生物であったミトコンドリアを取り込んだことによって酸素からATPを生成することができるようになったと考えられている(細胞内共生)*2

そのため、ミトコンドリアはミトコンドリア基質内に独自のDNAを持ち、細胞とは独立して分裂によって増える。*3

また、ミトコンドリアは基本的に母親由来のものが子孫に伝わる。これは精子から卵子へのミトコンドリアの移行がほとんどないためである。*4

ミトコンドリアの構造

ミトコンドリアは外膜(ミトコンドリア外膜)と内膜(ミトコンドリア内膜)の2枚の生体膜から成る。外膜と内膜の間には膜間部、内膜の内側にはミトコンドリア基質と呼ばれる区画があり、内膜から内部へ伸びるクリステと呼ばれるひだがある。*5

外膜にはポーリン?と呼ばれる膜タンパク質が存在し、分子量が10kDa以下の物質が出入りできる。内膜の透過性は低い。*6

内膜と外膜との接触部位にはミトコンドリア膜透過性遷移孔?と呼ばれる穴が存在し、脂肪酸によって開く。*7

電子伝達系に関わるタンパク質は内膜上に存在する。

ミトコンドリアは数千種類のタンパク質から構成される。そのうちの13種類はミトコンドリア内で合成される。これらのタンパク質をコードする遺伝子突然変異が生じるとミトコンドリア病を発症する。*8

ミトコンドリアの健康への影響

ミトコンドリアの数は寿命や体力に関係することが明らかになってきている。また、加齢とともにミトコンドリアの数は減少することが知られている。

細胞内のエネルギー代謝は寿命に大きな影響を及ぼしています。エネルギーを産生するミトコンドリアの生合成や機能は寿命に特に関わっていることが知られています。遺伝学的にあるいは薬理学的にミトコンドリアの活性を制御すると、寿命の長さに大きな影響を与えることがすでに報告されています。*9

空腹を感じたり、少しきつめの有酸素運動をすることでミトコンドリアの分裂を促進して数を増やすことができる。*10

一般にミトコンドリア機能は,運動やカロリー制限,サーチュインSIRT1)などにより転写共役因子であるPGC1α?発現が増加し,mtDNAが増加することで活性化され,一方,運動不足や肥満糖尿病そして加齢により減弱することが知られている.*11

ミトコンドリアに関わる疾患

ミトコンドリアの働きが低下する病気をミトコンドリア病と呼ぶ。

また、体内の酸素の90%以上はミトコンドリアで使われるため、活性酸素が最も多く発生する器官でもある。実際、ATPを生産する際にミトコンドリアから産生される活性酸素はミトコンドリア自身に損害を与えることがわかっている。*12

障害が蓄積したミトコンドリアはミトコンドリア品質管理によって排除される。

*1ミトコンドリア構造 | Thermo Fisher Scientific: https://www.thermofisher.com/jp/ja/home/life-science/cell-analysis/cell-structure/mitochondria.html
*2NHK高校講座 | 生物基礎 葉緑体とミトコンドリアの起源: http://www.nhk.or.jp/kokokoza/tv/seibutsukiso/index.html
*3筑波大学 生物学類 植物の細胞: http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~algae/BotanyWEB/cell.html
*4PHP研究所 竹内薫 丸山篤史 白くて眠れなくなる遺伝子(2016/1/5)
*5京都産業大学・総合生命科学部・生命システム学科 遠藤研究室: http://www.endolab.jp/wp/theme/research.html
*6秀和システム 生化学若い研究者の会 これだけ!生化学
*7L-カルニチンの脂肪酸に対する心筋ミトコンドリア保護作用 矢野博己 Michael J. Kremenik 長野隆男: http://www.kawasaki-m.ac.jp/soc/mw/journal/jp/2013-j23-1/P27-36_yano.pdf
*8共同発表:難病「ミトコンドリア病」発症の原因解明~治療薬の開発に道筋~: http://www.jst.go.jp/pr/announce/20180110/
*9ミトコンドリアにおける代謝が寿命の長さを決定するメカニズムの解明 | Human Metabolome Technologies: http://humanmetabolome.com/11/215
*10疲れやすい体にサラバ!スタミナUP若返り術 - NHK ガッテン!: http://www9.nhk.or.jp/gatten/articles/20150826/
*11サルコペニアにおける骨格筋ミトコンドリア機能と Myokine の意義 杉本研: https://www.jstage.jst.go.jp/article/geriatrics/49/2/49_199/_pdf
*12立教大学 若年性パーキンソン病原因遺伝子産物(PINK1 と Parkin)によるミトコンドリア品質管理の調節機構の解明: http://www.rikkyo.ac.jp/news/pic-news160506_001.pdf

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このページの最終更新日時: 2018-05-01 (火) 17:12:32