熊本大学、東北大学、分子生物学研究所（ドイツ）などの共同研究グループは、ミトコンドリアでのタンパク質合成が阻害されると鉄の細胞内分布異常が生じ、結果として胎児期に致死的な貧血を引き起こすことを発見した。
細胞内のタンパク質は大部分が細胞質で合成されるが、ごく一部のタンパク質は細胞内小器官であるミトコンドリアにおいても合成される。ミトコンドリアで合成されるタンパク質は、エネルギー産生を担うミトコンドリア呼吸鎖複合体の構成要素であることから、ミトコンドリアでのタンパク質合成はエネルギー産生に関与すると考えられてきた。
一方、ミトコンドリアにおけるタンパク質合成を司る酵素であるMTO1を完全欠失したマウスは、胎児期に全例死亡することがわかっている。さらに、MTO1遺伝子に異常のある患者では、貧血がみられることが報告されている。
そこで本研究では、ミトコンドリアにおけるタンパク質合成の異常と血液系の異常との関連を調べた。
まず、血液系においてのみMto1遺伝子を欠失するマウスを作製したところ、胎児は著明な貧血により出生前に全例死亡することがわかった。
次に、これらのMto1欠失マウスの細胞を調べたところ、ミトコンドリアの呼吸鎖複合体が正常に形成されていないことが判明した。これにより、呼吸鎖複合体に組み込まれるはずの鉄が細胞質に流出し、細胞内の鉄の分布異常が起こっていた。鉄は、生体にとって必須の金属である一方、過剰になると毒性を示す。Mto1欠失マウスの細胞でも、増加した鉄がヘム（ヘモグロビンの構成要素）の合成を過剰に促進し、細胞ストレスを引き起こして赤血球が障害を受けることで、貧血に至る可能性が示唆されたという。
以上により、ミトコンドリアにおけるタンパク質合成には、細胞内の鉄分布を正常に維持する働きがあることがわかり、Mto1を欠失すると致死的な貧血になるメカニズムが明らかとなった。今回得られた知見は、貧血をはじめとする鉄関連疾患の理解を深めるととともに、これらに対する新たな治療法の開発につながることが期待される。
