乾いても死なないクマムシの謎。クマムシ博士のむしブロスマートフォン用の表示で見るクマムシ博士のむしブロクマムシ博士が綴るドライな日記HOME本メルマガTwitterFB研究所この広告は、90日以上更新していないブログに表示しています。2017-05-31乾いても死なないクマムシの謎。科学・研究よく聞かれる質問の中に「どうしてクマムシを研究しはじめたんですか?」というものがある。「そのクマムシ帽子はどうやって頭にくっついているんですか?」の次に、頻繁に聞かれる質問である。クマムシの道に入ったのは、私が大学学部4年生のとき。変わり者だった教授に興味を持ち、その研究室に入ったのがきっかけである。その教授、関邦博さんは「クマムシの超高圧耐性」を初めて発見した人だった。ある日、研究室OBの豊島正人さんが私にクマムシを見せてくれた。クマムシは可愛かった。豊島さんは、その可愛いクマムシを乾燥させた。水を失ったクマムシは、空き缶が潰れたような姿になり、まったく動かなかった。水をかけてからしばらくすると徐々に動き始めた。信じられない光景だった。これが、私がクマムシに惹かれた理由だ。今回は、このクマムシの「強さ」に焦点を当てて論じたい。クマムシは乾燥しても死なず、吸水すると復活できる。この乾燥した仮死状態を、乾眠という。極限環境に耐えることができる最強モードになる。クマムシは乾眠に移行するとき、体内の水分が80%から3%以下にまで低下する。カチカチの鰹節でも、15%ほどの水分がある。クマムシがいかにカラカラかがわかるだろう。当然ながら、私たちがこんなふうにカラカラになってしまえば、水を吸ったとしても生き返ることはない。通常、細胞から水がなくなると、細胞膜が壊れたり、タンパク質などの生体物質の構造が崩れてしまう。なると、水が与えられても、元に戻ることはない。生命活動が再開せず、死んでしまう。クマムシは動物であり、多細胞生物である。我々と同じように神経や筋肉といった組織をもつ。乾眠のクマムシ体内ではこれらの組織もカラカラになっているが、何らかのしくみで壊れないように守られているわけだ。カラカラになっても乾眠になって生き延びられるクマムシには、極端な乾燥ストレスから細胞を守る仕組みがあるはずだ。クマムシの細胞を守る実体として最初に提唱された物質が、二糖類のトレハロースである。センチュウやネムリユスリカなどクマムシと同様に乾眠する動物では、乾眠時にこのトレハロースが体重の15〜20%ほど蓄積されることが知られていた(1)。トレハロースは乾燥した細胞の中で水の代わりに生体分子と相互作用したり(2)、ガラス化とよばれる状態を作り出し細胞の構造を保持する働きがあると考えられている(3)。coronifer)でも、乾眠移行に伴ってトレハロース蓄積量が20倍以上になることから、やはりクマムシの乾眠にもトレハロースが重要な働きをもつものと思われた(4)。カザリヅメクマムシでは乾眠時のトレハロース蓄積量が体重の2%ほどと比較的少ない。トレハロースを全く蓄積しないクマムシの種類も見つかり(5)、「トレハロース説」はクマムシの乾眠メカニズムをうまく説明できないことがわかってきた。varieornatus)(6)をはじめとした数種のクマムシのゲノム解析が進み、クマムシの乾眠メカニズムを解析するための分子基盤が整備されてきた。Soluble)タンパク質が、ヨコヅナクマムシから見つかった(7)。通常、タンパク質は熱すると凝集してしまうが、CAHSタンパク質とSAHSタンパク質は高温でも凝集しない。水に溶ける能力(親水性)がきわめて高い特徴がある。これらのタンパク質は水に溶けている時は決まった立体構造をとらないが、乾燥するとコイル状の構造(αヘリックス構造)をとり、細胞内外の生体分子と相互作用することで乾燥した細胞を保護しているのではないかと考えられた。ヨコヅナクマムシには細胞のミトコンドリアに局在するLEAMタンパク質とMAHSタンパク質も確認された(8)。これらもクマムシ以外の生物では見つかっていなかったタンパク質であり、乾燥した際にミトコンドリアの構造を保つ働きがあると推測される。ヨコヅナクマムシの乾眠に関わると考えられているクマムシ固有タンパク質クマムシ特異的に見られるこれらのタンパク質は、乾眠に重要な働きをもつと思われるが、「確実にそうだ」とは断言できない。クマムシの遺伝子の働きを抑えるなどしてこれらのタンパク質の合成を抑えたときに、クマムシが乾眠に入れなくなったときにようやく、これらのタンパク質がクマムシの乾眠メカニズムにかかわっていることを主張できるからである。この主張をするためには、クマムシのこれらのタンパク質をコードする遺伝子を他の生物や細胞に入れたとき、乾燥耐性の向上を確認するのも一つの手だ。dujardini)にRNA干渉法を適用できることを示した(9)。2006年にノーベル生理学・医学賞を受賞している。2017年、ノースカロライナ大学のグループは、ドゥジャルダンヤマクマムシの2つのCAHSタンパク質遺伝子と1つのSAHSタンパク質遺伝子の発現を抑制すると、乾燥耐性が有意に低下することを報告した(10)。このグループは、複数あるCAHSタンパク質遺伝子のうちのいくつかを大腸菌や酵母に入れ、乾燥耐性を向上させることにも成功した。これら実験結果から、これらのタンパク質が、ドゥジャルダンヤマクマムシの乾燥耐性獲得に関わっていることが示されたのである。この研究報告ではRNA干渉法によりクマムシの遺伝子発現が実際に抑えられているかを確認していなかったりと、データの妥当性に不十分な点もある。今後、CAHSタンパク質やSAHSタンパク質をはじめとしたクマムシの乾眠関連候補因子の働きを知るために、私はクマムシでのゲノム編集技術CRISPR/Cas9法を確立し、解析を進めていく予定だ。RNA干渉法ではターゲットの遺伝子の発現を完全には抑制できないし、その抑制も一過性のものだ。その一方で、ゲノム編集技術では標的の遺伝子を破壊できるため、遺伝子の働きを完全に失わせることができると期待される。クマムシにおけるゲノム編集技術応用の報告はまだないため、この技術の確立は一から進めていかなければならないが、クラウドファンディング支援を生かしてぜひとも確立させ、「乾いても死なない」クマムシの強さの謎を少しでも解明していきたい。17:45乾いても死なないクマムシの謎。...2012-12-08ゆるふわ極限環境アニマル・ヒルガタワムシクマムシを採集しようと路上の干涸びたコケを持ち帰って水に浸...2012-04-22クマムシ、卵でも極限環境に強いことが判明する。923usersもう一度言う。みんな納豆菌を甘く見ない方がいい。391usersクマムシトリビア総集編124usersもし助手ガールがクマムシを採集観察したら113users「クマムシに外来遺伝子17%」は真実か232usersクマムシを研究している高校生の「脚ポンプ仮説」について165usersプロフィール堀川大樹ことクマムシ博士。詳しいプロフィールを読むには下の熊蟲をクリック。»Profile堀川大樹ことクマムシ博士。ご連絡はhorikawadd@gmail.comまで。Articlesみんな納豆菌を甘く見ない方がいいもう一度言う。みんな納豆菌を甘く見ない方がいい。(1)Searchはてなブログをはじめよう!horikawadさんは、はてなブログを使っています。ブログを報告するスターをつけました引用をストックしましたストック一覧を見る閉じる引用するにはまずログインしてくださいログイン閉じる引用をストックできませんでした。再度お試しください閉じる限定公開記事のため引用できません。