人間は年を取るにつれて器官の機能が衰えるだけでなく、細胞レベルでも損傷が徐々に増えていく。その理由の一つとして、DNAのエラーが累積され、欠陥のある細胞が作られるようになることが挙げられる。ドイツのケルン所在Max Planck Institute for Biology of AgeingのDr. Nils-Goran Larsson率いる研究チームが、老化は生活の間のDNA損傷の累積によって決まるだけでなく、母体から受け継いだ損傷によるところもあることを突き止めた。
同研究チームは、マウスを使った研究で母体から受け継ぐミトコンドリアDNAの突然変異が、生まれた瞬間から子供の老化過程に影響することを実証したのである。この研究論文は、2103年8月21日付「Nature」オンライン版に掲載されている。老化は複雑なプロセスであり、歳月を経るうちに身体の組織、細胞、分子の損傷が累積していき、最終的に器官の機能が衰え、死亡のリスクが高くなる。なぜ人によって老化の速さが異なるのかという疑問に対しては未だに解き明かされていない理由がいくつもある。それでも、細胞のエネルギー源であるミトコンドリアに起きる損傷は老化に対して特に重要と見られている。
Dr. Larssonは、ケルンのMax Planck Institute for Biology of AgingでDirectorを務め、ストックホルムのKarolinska Institute所属の研究者でもある。そのDr. Larssonが、同じKarolinska InstituteのDr. Lars Olsonとともにこの研究を指導した。Dr. Larssonは、「ミトコンドリアは、ミトコンドリアDNAまたはmtDNAと呼ばれる独自のDNAを持っており、細胞核中のDNAよりも変化が速い。これが老化プロセスに大きく影響しており、ミトコンドリア内の突然変異の多くが徐々に細胞のエネルギー生産を止めていく」と述べている。
これまでの研究では、「生活過程で累積される突然変異が老化過程に影響する」とされていたが、Dr. Larssonの部門の研究者、Dr. James Stewartは、「驚いたことに、母体のミトコンドリアDNAが私たちの老化に影響していることが突き止められた。マウスが母体から突然変異したmtDNAを受け継ぐと老化が早まることが明らかになった」と述べている。したがって、老化を引き起こすような突然変異が生まれた時から体内に存在しているのである。
老化の研究では、ミトコンドリアはすでに長年にわたって詳しく調べられてきた。細胞中のミトコンドリアは、環状DNAゲノムの何千という複製を持っており、これがたとえば呼吸鎖の酵素に重要なタンパク質をエンコードする。
細胞核中のDNAは両親から受け継がれるが、ミトコンドリアは精細胞ではなく、卵母細胞経由でのみ子供に受け継がれるため、ミトコンドリアDNAは母親の遺伝子に限られている。細胞中のミトコンドリアの無数にあるDNA分子は互いに無関係に突然変異し、mtDNA分子は正常なものも損傷を受けたものも次の世代に受け継がれる。
mtDNAの損傷が子供にどのような影響をもたらすかを調べるため、研究チームはマウス・モデルを使った。母親からmtDNAの突然変異を受け継いだマウスは、欠陥を受け継いでいないマウスに比べて早死にしただけでなく、体質量が減ったり、オスの繁殖力が減退するなどの早すぎる老化現象が起きた。そればかりか、mtDNAの突然変異を受け継いだマウスは心筋疾患を発症しやすくなっていた。
研究チームが突き止めたように、mtDNAの突然変異は老化を速めるだけでなく、成長を損なうものだった。マウスの場合、先天性の欠陥ばかりでなく、生活過程でのmtDNAの突然変異の累積が脳の発達を妨げていた。研究チームは、先天的なmtDNAの欠陥と後天的なmtDNAの欠陥が合わさり、最終的に臨界量に達するものと結論した。
Dr. Larssonは、「私たちの研究結果は老化のプロセスを解明し、また老化ではミトコンドリアが重要な役割を果たしていることが示されている。また、突然変異の数を減らすことも重要であることが明らかになった」と述べている。ただし、ライフスタイルなどによって、mtDNAの損傷の度合いを左右することが可能かどうかは研究を続けなければ分からないと述べており、将来的にはミバエやマウスなどのモデル生体でmtDNAの突然変異を減らすことで寿命を延ばすことができるのかどうかというところまで研究を続けたいとしている。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください：A Mother’s Mitochondrial Genes Influence Her Child’s Aging
