ミトコンドリアが必須ヘム分子のセンサーとして機能することを解明(Revealed: mitochondria act as sensors for essential iron molecule)

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2026-08-05 ミュンヘン大学(LMU)

ミュンヘン大学(LMU)と国際共同研究チームは、ミトコンドリアが細胞内で鉄硫黄(Fe-S)クラスターの供給状態を監視するセンサーとして機能する新たな仕組みを明らかにした。Fe-Sクラスターは、エネルギー代謝、DNA修復、酵素反応など生命維持に不可欠な分子であり、その合成異常は貧血や神経変性疾患、ミトコンドリア病など多くの疾患と関係している。研究では、ミトコンドリアがFe-Sクラスターの量や利用状況を感知し、その情報に応じて細胞全体の鉄代謝やFe-Sクラスター生合成を調節する分子機構を解明した。これにより、細胞が鉄不足やFe-Sクラスター欠乏に適応する仕組みの理解が大きく進展した。本成果は、鉄代謝異常やミトコンドリア機能障害の発症機構を理解する上で重要な知見であり、将来的には希少なミトコンドリア疾患、神経変性疾患、貧血などに対する新たな診断法や治療法の開発につながることが期待される。

<関連情報>

古代のミトコンドリアプログラムがヘムの利用可能性に応じて翻訳を調整する An ancient mitochondrial program tunes translation to haem availability

Xiang Zhang,Max-Hinderk Schuler,Gonca Çetin,Eva-Maria Eckl,Lara Rheinemann,Julia Mergner,Barbara Steigenberger,Andreas Pichlmair & Lucas T. Jae
Nature  Published:05 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10885-x

ミトコンドリアが必須ヘム分子のセンサーとして機能することを解明(Revealed: mitochondria act as sensors for essential iron molecule)

Abstract

Anaemia is a major global health burden that affects one-quarter of the human population and annually accounts for over 50 million years of healthy life lost1. It arises from nutritional iron deficiency, hereditary disorders (including thalassaemia and sickle cell disease) and malaria, and is characterized by haemoglobin imbalances2. Haem—the active component of haemoglobin—is both essential and potentially toxic, which necessitates tight control of levels. However, the molecular circuitry that monitors haem levels remains obscure. The cytosolic eIF2α kinase HRI counteracts anaemia amid iron deficiency or thalassaemia3,4 by acting as a gatekeeper of translation during erythroid differentiation, which has been attributed to its haem-binding ability5. Here we uncover that haem scarcity is sensed inside mitochondria through an OMA1–DELE1 axis. Mechanistically, haem deficiency triggers OMA1-dependent mitochondrial release of DELE1. In the cytosol, DELE1 releases inhibitory haem from HRI, which enables modifications in a crucial disordered segment of the kinase. We demonstrate that this sensor–actuator operates across human tissues, including erythroid progenitors, and is evolutionarily conserved down to bloodless invertebrates, thus predating the emergence of haemoglobin-based oxygen transport. Notably, pharmacological manipulation of this system enhances fetal globin expression—a central therapeutic objective in haemoglobinopathies. Together, these results reveal a primordial sentinel system that safeguards against haem-related toxicity from the single-cell to the organismic scale.

医療・健康
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