EPFL（スイス連邦工科大学ローザンヌ校）の研究チームは、ミトコンドリアが一時的に数珠のような狭窄を形成する「pearling（真珠化）」と呼ばれる形状変化が、ミトコンドリアDNA（mtDNA）のクラスターをより均等に配置された核様体に再分配できることを報告した。2026年4月2日付の「サイエンス」誌に掲載されたこの研究は、このプロセスがミトコンドリアへのカルシウム流入によって引き起こされることを示唆しており、細胞がいかにして堅牢なmtDNA組織を維持しているかを解明する手がかりとなる。この組織化は、さまざまなミトコンドリア関連疾患に関与している。
しばしば細胞の発電所に例えられるミトコンドリアは、独自の遺伝物質であるミトコンドリアDNA（mtDNA）を保持している。細胞内には通常、数百から数千コピーのmtDNAが存在し、核様体と呼ばれるクラスターにパッケージ化されている。
科学者の間では以前から、核様体はミトコンドリア内で規則正しく配置されていることが観察されており、このパターンは細胞分裂時のmtDNAの確実な継承や、オルガネラ全体にわたるより均一な遺伝子発現を支えていると考えられてきた。
EPFLの実験生物物理学研究室のSuliana Manley氏らが主導した研究において、研究チームは、ミトコンドリアの融合、分裂、あるいは分子による係留といった従来提唱されてきた説明だけでは、これらのメカニズムが阻害された条件下を含め、核様体の間隔が維持される現象を完全には説明できないと指摘している。
この間隔がどのように維持されているかを調査するため、チームは超解像イメージングと、相関光電子顕微鏡法および位相差顕微鏡法を組み合わせ、生きた細胞内のミトコンドリアの形状変化と個々の核様体を追跡した。
研究チームは、ミトコンドリアが1分間に数回「pearling（真珠化）」を起こし、紐状の物体に並んだビーズのように、等間隔の狭窄を一時的に形成することを報告した。これらの狭窄間の間隔は、典型的な核様体同士の距離と密接に一致していた。真珠化の過程で、大きな核様体クラスターが小さな単位に分裂して隣接する「真珠」を占める様子が観察され、ミトコンドリアが管状の形状に戻った後も、再分配された核様体は分離した状態を維持することができた。
遺伝学的および薬理学的な手法を用いて、同研究は真珠化現象をミトコンドリアへのカルシウム流入と結びつけ、内部の膜組織が核様体の分離維持に寄与していると報告している。これらの制御要素が阻害されると、核様体は均等に分布した状態を保つのではなく、凝集する傾向が見られた。
この研究に参加した博士研究員のJuan Landoni氏は、この現象が1世紀以上前から知られていたことを指摘し、細胞生物学者のMargaret Reed Lewis氏が1915年にミトコンドリアの真珠化をスケッチしていたことに言及した。チームによると、真珠化は長い間、細胞ストレスに伴う奇妙な現象として扱われてきたが、今回の研究結果は、このプロセスがmtDNAの組織化においてより広範な役割を担っていることを裏付けている。
著者らは、この研究結果が、物理的な形状変化がいかにして分子装置と協力し、細胞内のコンポーネントを組織化できるかを示していると主張している。EPFLの研究要旨では、ミトコンドリアやmtDNAの機能不全が、肝不全や脳症といった疾患を含む代謝性・神経学的疾患と関連しており、科学文献においてはアルツハイマー病やパーキンソン病といった加齢に伴う神経変性疾患とも関連付けられていることが指摘されている。ただし、今回の研究自体は、真珠化がそれらの疾患の原因として直接的な役割を果たすことを証明するものではなく、あくまでmtDNAの組織化メカニズムに焦点を当てている。
