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助成番号 180563
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ（和文） ＡＢ

B リンパ球機能制御を司るミトコンドリア‐小胞体連関の可視化

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Visualization of mitochondria-endoplasmic reticulum coupling which regulates B
lymphocyte functions

研究氏代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）タケウチ名）アヤコ

研究期間 Ｂ

２０１８～２０２０年

漢字 ＣＢ

竹内綾子

報告年度 ＹR

２０１９年

Ayako

研究機関名

福井大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Takeuchi

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

福井大学学術研究院医学系部門・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
ミトコンドリアと小胞体は構造的・機能的に連関し、種々の細胞機能に関わる。本研究では、B リンパ球におけるミトコ
ンドリア‐小胞体連関の機能ダイナミクスを可視化し、これを介した B リンパ球機能制御のメカニズムを明らかにすることを目的とした。
マウス脾臓由来 B リンパ球では、ミトコンドリア-小胞体 Ca2+連関に関わる遺伝子群の発現が、T リンパ球に比べ亢進しているという研究代表者の研究（Kim et al., Sci Rep, 2016）を発展させ、以下の知見を得た。抗原受容体刺激によって、B リンパ球では細胞局所にミトコンドリアが集積する傾向が認められたが、T リンパ球では認められなかった。また、ミトコンドリア Na+-Ca2+交換輸送体 NCXm 阻害剤（CGP-37157）の添加によって、B リンパ球では anti-IgM および IL-4刺激による増殖が著しく抑制された。一方 T リンパ球では、anti-CD3/CD28 刺激による増殖は CGP-37157 の影響を受けなかった。さらに、B リンパ球および T リンパ球 Ca2+動態数理モデルを構築し、ミトコンドリア-小胞体 Ca2+連関の寄与を解析した。B リンパ球数理モデルでは、NCXm 活性が小胞体 Ca2+濃度を制御し抗原受容体刺激に対する細胞内 Ca2+応答の決定因子となるのに対し、T リンパ球数理モデルでは、抗原受容体刺激に対する細胞内 Ca2+応答は NCXm 活性によらないことが予測された。これらの予測は CGP-37157 を用いた実験で再現できた。ミトコンドリア‐小胞体の構造的連関を数理モデルに導入したところ、この連関が強いほど、抗原受容体刺激に対する B リンパ球内 Ca2+応答におけるNCXm の寄与が大きくなることが予測された。従って、B リンパ球では NCXm がミトコンドリア‐小胞体連関を介して小胞体Ca2+動態を制御し、細胞機能発現に関わることが示唆された。

キーワード ＦＡ

ミトコンドリアCa2+小胞体（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -数理モデル

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Physiological functions of mitochondrial Na+-Ca2+ exchanger, NCLX, in lymphocytes

著者名 ＧＡ

Takeuchi A, Kim B, 雑誌名 ＧＣ
Matsuoka S

雑誌

ページ ＧＦ

102114

発行年 ＧＥ

Cell Calcium
2020

巻号 ＧＤ

85

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
Structural and functional coupling between mitochondria and endoplasmic reticulum (ER) is known tobe involved in regulation of various cellular functions. The purpose of the present study is to visualizefunctional dynamics of mitochondria-ER coupling and to clarify mechanisms underlying regulation of B
lymphocytes via the coupling.
According to our previous finding that the mRNA expression levels of genes related to mitochondria-ER
Ca2+ coupling are higher in B lymphocytes isolated from mouse spleen than those in T lymphocytes (Kimet al., Sci Rep, 2016), we obtained following new findings. First, mitochondria tended to polarize in
B lymphocytes by antigen receptor stimulation, whereas no polarization was observed in T lymphocytes.
Second, CGP-37157, a blocker of mitochondrial Na+-Ca2+ exchanger NCXm, significantly inhibited
proliferation of B lymphocytes stimulated by anti-IgM with IL-4. On the other hand, proliferation ofT lymphocytes stimulated by anti-CD3/CD28 was not affected by CGP-37157 treatment. Third, mathematicalmodels of B and T lymphocyte Ca2+ cycling were constructed and contribution of mitochondria-ER Ca2+coupling was simulated. The B lymphocyte model predicted that NCXm activity is a major determinant
for ER Ca2+ dynamics and thereby for cytosolic Ca2+ response to antigen receptor stimulation, whereas
the T lymphocyte model predicted that cytosolic Ca2+ response to antigen receptor stimulation isindependent on NCXm activity. These predictions were validated by experiments using CGP-37157. Finally,
implementation of structural coupling of mitochondria-ER into B lymphocyte model suggested that thestronger the structural coupling becomes, the larger the contribution of NCXm to cytosolic Ca2+ responseto antigen receptor stimulation becomes. Taken together, it was suggested that NCXm regulates ER Ca2+dynamics via mitochondria-ER coupling, and thereby regulates B lymphocyte functions.

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