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エピソードの要約

00:00:00　 エネルギーの発電所・細胞の老化、免疫、代謝、全部の司令塔・ミトコンドリアをバイオハック

00:01:32　 本日のテーマ「ミトコンドリア」

00:04:47　 干城アナウンスメント「11月はアムステルダム」

00:05:41　 細胞の中で起きている「断片化」

00:12:05    外側のシグナル「運動・レッドライト・寒冷」

00:28:32 　内側の燃料「Mg・ケトン・PQQ」

00:40:10　選択的断捨離「マイトファジー」

00:49:09　ミトコンドリア関係「統合して考える」

SHOWノート

Co-host：あゆみ

• 生田目愛弓(リットリンク)

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対談中に話した話題

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• ミトコンドリの断捨離をサポートするウロリチンA> 日本で買えるウロリチンAサプリメント
• オートファジーを活性化するサプリ> 日本で買えるスペルメジン
• ミトコンドリア機能を支えて、疲労感や認知機能をサポートする可能性があるサプリ> PQQ（ピロロキノリンキノン）
• 自己責任で人体実験> メチレンブルー
• 本エピソードの要約NOTE記事> 疲れの正体はミトコンドリア｜細胞から若返るバイオハック大全
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ミトコンドリアが細胞内で形を変え、傷んだものを処理し、必要な場所へ移動するしくみを示しています。

ミトコンドリアは「細胞の発電所」とよく呼ばれますが、固定された部品ではありません。細胞の状態に応じて、くっついたり、分かれたり、壊れたものが回収されたり、細胞内を移動したりします。これらをまとめてミトコンドリア・ダイナミクスと呼びます。

a：ミトコンドリアの融合と分裂

左下から中央にかけて描かれているのは、ミトコンドリアが融合する過程です。

融合とは、複数のミトコンドリアがつながって、より長いネットワーク状になることです。これは、ミトコンドリア同士が中身を混ぜ合い、機能を補い合うために重要です。

融合には主に次のタンパク質が関わります。

MFN1、MFN2
ミトコンドリアの外側の膜にあり、隣のミトコンドリア同士を引き寄せてつなげます。

OPA1
ミトコンドリアの内側の膜にあり、内側の膜同士をつなげます。

ミトコンドリアには外膜と内膜があります。外側だけがくっついても、完全な融合にはなりません。外膜と内膜の両方が正しくつながる必要があります。

右側に描かれているのは、ミトコンドリアが分裂する過程です。

分裂とは、1つのミトコンドリアが2つに分かれることです。これは、ミトコンドリアの数を増やすためだけではありません。傷んだ部分を切り離して処理しやすくする役割もあります。

分裂の中心になるタンパク質はDrp1です。Drp1はミトコンドリアの外側に集まり、輪のような構造を作ります。その輪が締まることで、ミトコンドリアがくびれて2つに分かれます。

このとき、Fis1、Mff、MiD49、MiD51などのタンパク質が、Drp1をミトコンドリア表面へ呼び込む足場のように働きます。

図では、小胞体も近くに描かれています。小胞体は、ミトコンドリアが分裂する位置を決める助けをします。つまり、ミトコンドリアは単独で分裂しているのではなく、細胞内の他の構造とも連携しています。

b：マイトファジー

上側に描かれているのは、マイトファジーです。

マイトファジーとは、傷んだミトコンドリアを細胞が選んで分解するしくみです。簡単に言えば、細胞内の「不良ミトコンドリア回収システム」です。

ここでは、PINK1とParkinというタンパク質が重要です。

ミトコンドリアが正常に働いているとき、PINK1はあまり表面にたまりません。しかし、ミトコンドリアが傷むと、PINK1が表面に残りやすくなります。PINK1はParkinを呼び寄せます。

Parkinは、傷んだミトコンドリアにユビキチンという目印を付けます。図の「Ub」がそれです。

この目印が付いたミトコンドリアは、最終的にリソソームへ運ばれます。リソソームは細胞内の分解処理施設です。そこで傷んだミトコンドリアは分解され、材料として再利用されます。

c：ミトコンドリアの輸送

右上に描かれているのは、ミトコンドリアの輸送です。

細胞内には、微小管という線路のような構造があります。ミトコンドリアはこの線路に沿って移動します。

移動には、モータータンパク質が関わります。図では、キネシンとダイナクチンが描かれています。

キネシンは主に一方向へ荷物を運びます。
ダイナクチンは、別の方向へ動く輸送を助ける複合体です。

ミトコンドリアがこれらのモーターに直接つかまるわけではありません。Miro/TRAK複合体というアダプターが間に入ります。これは、ミトコンドリアをモータータンパク質につなぐ連結部品のようなものです。

この輸送によって、エネルギーを多く必要とする場所へミトコンドリアを届けることができます。たとえば神経細胞では、遠く離れた神経終末までミトコンドリアを運ぶ必要があります。

全体の意味

この図が伝えている要点は、ミトコンドリアは常に次の4つを行っているということです。

1. 融合する
   健康なミトコンドリア同士がつながり、機能を補い合う。
2. 分裂する
   必要に応じて数を増やす。傷んだ部分を切り離す。
3. 傷んだものを分解する
   PINK1/Parkin経路によって、不要なミトコンドリアをリソソームへ送る。
4. 細胞内を移動する
   微小管という線路に沿って、必要な場所へ運ばれる。

ミトコンドリアが「分裂」と「融合」を繰り返して、細胞の状態に対応していることを示しています。

ミトコンドリアは、ただ細胞内にある発電装置ではありません。
細胞の状態に応じて、分かれる、くっつく、傷んだ部分を処理するという動きを続けています。

この動きのバランスが崩れると、細胞はストレスを受けやすくなり、場合によっては細胞死や病気につながります。

分裂

左側では、1つのミトコンドリアがくびれて、2つに分かれる様子が描かれています。

この分裂には、主に次のタンパク質が関わります。

Drp1
分裂の主役です。ミトコンドリアの外側に集まり、輪のように巻きついて締め付けます。その結果、ミトコンドリアが分かれます。

Fis1
Drp1をミトコンドリアの表面へ呼び込む役割を持ちます。Drp1が働く場所を作る補助役です。

Bap31
小胞体側にあるタンパク質です。小胞体とミトコンドリアの接触部位で、分裂や細胞死に関わります。

図の左下には、分裂の結果として次のことが書かれています。

apoptosis
細胞が自ら死ぬプログラムです。日本語ではアポトーシスと呼びます。

↑ oxidative stress
酸化ストレスが増えるという意味です。酸化ストレスとは、細胞内で反応性の高い分子が増え、タンパク質、脂質、DNAなどを傷つけやすい状態です。

つまり、ミトコンドリアの分裂が過剰になると、細胞は傷みやすくなり、細胞死へ進みやすくなります。

ただし、分裂そのものが悪いわけではありません。分裂は、傷んだ部分を切り離すためにも必要です。問題は、分裂が多すぎる状態です。

融合

右側では、2つのミトコンドリアがくっついて、1つの長いミトコンドリアになる様子が描かれています。

この融合には、主に次のタンパク質が関わります。

Mfn1、Mfn2
ミトコンドリアの外側の膜をつなげるタンパク質です。2つのミトコンドリアを引き寄せて、外側から結合させます。

OPA1
ミトコンドリアの内側の膜をつなげるタンパク質です。外側だけでなく、内側も融合させるために必要です。

図の右上には、融合の効果として次のことが書かれています。

compensation of mitochondrial damage
傷んだミトコンドリアの機能を、別のミトコンドリアが補うという意味です。融合すると中身が混ざるため、弱ったミトコンドリアが完全に機能を失う前に、他のミトコンドリアと助け合えます。

autophagy
細胞内の不要物を分解して再利用する仕組みです。ミトコンドリアに特化したものは、ミトファジーと呼ばれます。

つまり、融合はミトコンドリアの機能を保ち、細胞がストレスに耐える助けになります。

一番大事な点

この図は、分裂と融合のバランスを示しています。

分裂が多すぎると、ミトコンドリアは細かく断片化します。
その結果、酸化ストレスが増え、アポトーシスが起きやすくなります。

融合が適切に起きると、ミトコンドリア同士が機能を補い合います。
その結果、傷んだミトコンドリアの影響を減らし、細胞の生存を助けます。

ただし、融合だけが良いわけでもありません。傷んだミトコンドリアを処理するには、まず分裂で傷んだ部分を切り離す必要があります。

結論として、この図は次のことを示しています。

健康な細胞では、ミトコンドリアは分裂と融合を適切に切り替えている。分裂に偏ると細胞障害が進みやすく、融合により機能の補完と品質管理が進みやすい。

本エピソードで取り上げた記事や内容のリソース・文献・引用

• 老化のホールマーク12個は、ばらばらじゃなくて、全部互いに会話してる。そしてその会話の中心にミトコンドリアがいる> ミトコンドリア機能障害とその他の老化の特徴との相互作用：健やかな老後を促進する介入への道筋
• ミトコンドリアは分裂と融合を絶え間なく繰り返すことで品質を保っており、このダイナミクスの破綻ががん・神経変性疾患・代謝疾患・心血管疾患の発症に深く関わっている。> 健康と疾患におけるミトコンドリア・ダイナミクス：メカニズムと潜在的な治療標的
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