添加することにより、リポソームの外部から相互作用させ、その表面で再構成させる方法である。リポソームの作製は容易で観察法も様々あるので、膜の研究を行う際に大変有効である。巨大リポソームに限らず、リポソームを用いて実験しようとするときには以下のことに留意する必要がある。リポソームの作製にどのような手法を用いるにしても、脂質組成や作製時の温度、溶液条件が、作製効率ならびに作製されてくるリポソームのサイズや形態に大きく影響する。droplet)などが形成されてくるので、リポソームとの混同に注意しなければならない。apparatus)と呼ぶこともある。染色体を娘細胞へと分配し、細胞質分裂を制御するために必須の役割を果たす。MTOC)となり、中心体から伸びた微小管が凝縮した染色体を捕捉する。植物細胞や減数分裂期の動物細胞の一部には中心体が存在せず、別のメカニズムにより紡錘体微小管が生み出されている。Bキナーゼが関わる)、既存の微小管に依存して新たに微小管が生み出される微小管増幅経路(オーグミン複合体が関与する)の存在が明らかにされた。動物体細胞においてもこうした経路が中心体経路と同時に働いていることも明らかになった。お問合せ微小管(microtubule)はチューブリン(tubulin)の重合体である。試験管内では高濃度のチューブリンとGTPを混ぜると重合反応が起きて微小管が容易に生み出されるが、細胞内では通常、チューブリンは高濃度では存在せず、偶発的な重合反応が起こることは稀である。重合の際に律速となっているのは最初の段階(=重合核の形成)である。チューブリンの重合が開始されると(=重合核が形成されると)、チューブリンは低濃度でも効率よく次々と付加されて微小管は伸長する。complex)が知られている。試験管内でγチューブリン複合体と低濃度のチューブリンを混ぜると微小管は効率よく生み出される。細胞内では、たとえばγチューブリン複合体が多く集積している中心体では、絶え間なく微小管が生み出されている。細胞内に存在するγチューブリン複合体の大半を除去してもなお一部の微小管は作り出されることから、γチューブリン複合体とは別の重合核形成因子(nucleator)が存在することも示唆されている。筆者は「重合核形成」という言葉を用いているが、「nucleation」に対する日本語訳は定まっていない。実際の日常会話では日本語でもたいていそのまま「Nucleation(ヌクリエーション)」と言っている。解剖学講座お問合せ【fig1】チューブリン(tubulin)は、アセチル化(acetylation)、リン酸化(phosphorylation)、パルミトイル化(palmitoylation)、脱チロシン化(detyrosination)、Δ2化、ポリグルタミン酸化(poly-glutamylation)、ポリグリシン化(polyglycylation)などの翻訳後修飾を受ける。アセチル化以外の修飾は、微小管(microtubule)表面に位置するチューブリンC末端領域に集中し、微小管表面の多様性を生み出す。修飾による微小管表面の多様性は、微小管と微小管結合タンパク質(MAPs)との相互作用に強い影響を与え、微小管の安定性や分子モーターの移動先などを制御する。Arp2とArp3を含むヘテロ七量体のタンパク質複合体である。Arp2/3複合体は細胞に見られる枝分かれしたアクチン繊維の枝(branch)の基部に存在し、試験管内でも枝分かれしたアクチン繊維を形成することができる。branchingモデルに収束している。アクチンのみで行われるアクチン重合においては、単量体アクチンの3量体形成が重合核となる。したがって、Arp2/3複合体はアクチン重合に必要な重合核形成の段階で、単量体アクチンが形成する3量体のうち、2分子部分を代替すると考えられている。不活性化状態では、Arp2とArp3の配向はアクチン重合に適した方向ではないが、Arp2/3複合体とその活性化タンパク質との結合は、Arp2とArp3の配向をアクチン重合に適した方向に変える。代表的なArp2/3複合体の活性化タンパク質は、WASPファミリータンパク質であり、WASPファミリータンパク質のVCAドメインがArp2/3の活性化を担う。VCAドメインは、Arp2とArp3の配向を調節するだけでなく、3量体形成に必要な残り一つの単量体アクチンにも結合し、結合した単量体アクチンをArp2/3複合体に供給することでアクチン重合を活性化する。側面に結合しつつ、アクチン重合を誘導し、アクチン繊維の枝分かれ構造を形成する【画像1】。このような枝分かれしたアクチン繊維の形成は、ラメリポディア形成やクラスリン被覆小胞のエンドサイトーシス等において重要であると考えられている。ドメインスーパーファミリーは、BARドメインと総称される、BARドメイン、F-BARドメイン、I-BARドメインのサブファミリーに分類されるドメインを持つ。BARドメインおよびF-BARドメインは、三日月形の二量体を形成し、負に帯電している細胞膜と静電的な相互作用で結合する【画像1】。BARドメインとF-BARドメインは、三日月型二量体の立体構造における凹面が正に帯電している。エンドサイトーシスなどの細胞膜の陥入構造の形成に関与する。IRSp53等に含まれるI-BARドメインは、凸面が正に帯電している。よって、陥入構造とは逆の形態である、フィロポディアなどの細胞膜の突起構造の形成に関与する。BARドメイン、F-BARドメイン、I-BARドメインの中には、両親媒性ヘリックスなどの脂質膜に挿入されると考えられる部位を持つものがあり、この部位の挿入は、細胞膜の曲率形成を促進する。全体として、BARドメインスーパーファミリーは、細胞膜の曲率を認識、あるいは生成する機能を有すると考えられている。多くのBARドメイン含有タンパク質は、SH3ドメイン等の他のドメインを伴う。このため、BARドメイン含有タンパク質は、膜の曲率に準拠して、タンパク質を集積させる可能性がある。お問合せ細胞が分裂する方向のことであり、細胞分裂面と垂直に交わる軸方向を指す。細胞分裂軸は分裂期紡錘体の両極を結ぶ線と平行であるため、紡錘体軸の方向によって分裂軸が決定される。紡錘体軸は多くの場合、分裂中期に決定されるが、幾つかの組織・細胞では分裂後期に軸方向が変化するとの報告もある。細胞内外の要因によって決定される。細胞は、周囲の環境や細胞の分化過程によって、これらの要因を使い分けている。そのため、紡錘体軸を決める分子機構は細胞や組織の種類によって異なる。進化的に保存されている紡錘体軸制御因子としてGα-LGN-NuMA複合体が広く知られている。異常を呈する出芽酵母変異体の責任蛋白質として同定された重合性GTP結合蛋白質とそのホモログの総称である。セプチンファミリーはRas様のGTP/GDP結合領域をコアドメインとして共有し、多くはカルボキシル側にコイルドコイル配列を持つ。セプチン遺伝子は菌類からヒトまでの真核生物で進化的に保存され、出芽酵母では7種類、線虫では2種類、ショウジョウバエでは5種類、マウスでは13種類、ヒトでは14種類存在するが植物には存在しない。セプチンは多様な組み合わせでフィラメント状ヘテロオリゴマーを形成し、さらに環状線維束を形成したり人工リン脂質膜上で2次元格子を形成するなど独特の高次集合性を持つ。ring)がよく研究されてきた。barrier)として母-娘細胞を区画化する役割を持つことが報告されている。細胞質分裂の分子機構は種間・系譜間の多様性が著しく、セプチン・リングが明確に同定できない場合も多いが、セプチンの要求性は種を超えて保存されている。多細胞生物におけるセプチンの発現はむしろ分裂後の細胞に多いため、細胞質分裂以外の機能に興味が持たれている。持つことが示されている。fiber)の維持に寄与するが、詳細は不明である。複数のセプチンの量的・質的異常が随伴する。nmの筒状のフィラメントである(図)。α-/β-チューブリン二量体が同じ向きに長軸方向に共有結合してプロトフィラメントが形成され、13本のプロトフィラメントが側面で結合して微小管となる。微小管の伸長が早い端をプラス端、反対側をマイナス端とよび、プラス端先端にはβ-チューブリンが位置している。α-チューブリンとβ-チューブリンはそれぞれグアニンヌクレオチド結合部位を1個所もち、α-チューブリンは常にGTPを結合しているが、β-チューブリンのGTPは重合すると加水分解されてGDPとなり、脱重合してフリーになるとGDPが溶液中のGTPに交換されるというサイクルを繰り返している。GTPの加水分解はチューブリンの重合には必要ないが、GDP-チューブリンはフィラメントの外側に向けて反り返った構造をとり、脱重合しやすくなるため、フィラメントの速やかな崩壊をもたらす[1]。重合直後のまだGTPを保持しているチューブリンからなる先端部分は“GTPキャップ”とよばれ、脱重合を抑止して持続的な微小管伸長を助ける[2]。vitro再構成系においても、細胞内においても、比較的ゆっくりとした伸長と、伸長よりも数倍早い速度での急速な短縮を繰り返している。vitroにおいても特にプラス端側で活発であるが、細胞内ではマイナス端側は安定化因子によってキャップされていることが多く非動的なため(「微小管マイナス端結合因子」の稿参照)、伸縮の繰り返しは主にプラス端側においてのみ観察される。ダイナミック・インスタビリティのパラメータは、微小管の伸長(growth)と短縮(shrink)、伸長から短縮への変換をカタストロフ(catastrophe)、短縮から伸長への変換をレスキュー(rescue)で表す(図)。伸縮がない状態をポーズ(pause)とよぶが、チューブリンの重合・脱重合が全く生じないという状況はほとんど起こらないので、伸縮の繰り返しの距離が検出限界以下の状態ともいえる。系全体のダイナミクスさの程度を表す指標として、カタストロフとレスキューの頻度の総和としてダイナミシティ(dynamicity)という言葉で表すこともある。このような動的な性質は、微小管ネットワークのパターンを必要に応じて速やかに再編するために役立つ[5]。プラス端集積因子(+TIPs)」の稿参照)。完全に崩壊して分裂期紡錘体が形成される劇的な過程であろう。間期においても、細胞構造に応じた多様な配置をとって、オルガネラの配置や物質輸送を担い、秩序だった細胞活動の基盤となっている。重合核形成」「チューブリンの翻訳後修飾」の稿参照)。(+TIPs)”と総称する。(+TIPs)という命名は、GFP融合タンパク質のライブイメージングで観察された、伸長する微小管先端部にコメット状に集積して微小管伸長の軌跡をトラッキングするという、この分子群の特異な動態に由来する(「EB1ファミリー・タンパク質」の稿参照)。(CLIP)-170の動画によって示された[1]。[4]と、主要な逆行性モーター分子である細胞質ダイニン[5]、また同時期にこれらの分子の酵母ホモログが同様に微小管先端に結合することが相次いで明らかになったことから、2001年にPellmanのグループによって“+TIPs”の総称が提唱された[6]。+TIPsの和訳、“微小管プラス端集積因子”は、2002年に伊藤知彦氏(当時名古屋大学)によって最初に記載されたもので[7]、以降筆者はこの呼称を用いている。その後、異なる機能を持つさらに多くの分子も+TIP様に挙動することが明らかにされてきた。[12]なども含まれる。多くの+TIPsはそれ自体でも微小管結合能を有するが、そのほとんどがプラス端への集積はEB1との相互作用に依存しており、EB1が+TIP複合体形成のコアとなっている。XMAP215も微小管伸長端に直接作用するが、メカニズムはEB1とは異なる[15]。+TIPsが集積すると、微小管の伸長/短縮のダイナミクスを制御するのみならず、プラス端を細胞内構造に結合させることでオルガネラをリンクさせたり微小管ネットワークの非対称性を生み出したりする。STIM1は微小管とERの相互作用を仲介し、細胞外からのシグナルを受けて細胞表層の一部に局在する因子CLASP/LL5、ACF7、APCは、微小管を局所で捕捉し安定化することで微小管を非対称に配置して細胞極性の形成と維持に寄与している(図)[16]。細胞分裂における分裂装置の形成と染色体分配にも関与している。このように+TIPsは、微小管の長さや配置を制御することで、生命活動の数々のプロセスの中で重要な役割を担っている。2、「微小管プラス端集積因子(+TIPs)」の稿参照)。(APC)の結合タンパク質として酵母ツーハイブリッド・スクリーニングにより同定された[1]。同定当初は微小管との関係は知られず、単に遺伝子のクローンとしてEB1と命名された。1の呼称の適用が提唱された[4]。EB3の3種が存在し、このファミリーは植物、酵母、菌類にいたるまで高度に保存されている。これまでにEB1ファミリー以外にも多数の+TIPsが見つかっているが、EB1ファミリーはそれ自身で微小管プラス端に直接結合し[5]、他の多くの+TIPsのプラス端局在はEB1依存的であるため、EB1が+TIPs複合体のコアとなる存在である。+TIPsには、微小管を安定化する因子、不安定化する因子、あるいは様々な細胞内構造体に結合する因子など、機能が異なる多様な分子が含まれており、EB1ファミリーが相互作用する相手によって微小管動態に異なる影響を及ぼす[6]。EB1の生物学的機能とは別に、微小管伸長端をトラッキングするという特性は微小管伸長ダイナミクスの解析に有用であるため、GFPを融合したEB1(EB1-GFP)は伸長端マーカーとして広く用いられている(図2)。微小管先端により特異的に集積するEB3もよく用いられる。細胞中心部や紡錘体の内部などの微小管密度が高い場所で、個々の微小管を分離して検出できないような場合にも、微小管伸長を可視化することができ有用である。GFP融合体を作製する場合、EB1のN末端側への融合はEB1の局在や機能に悪影響を与えるため、C末端側に融合したコンストラクトが良い[7]。EB1のC末端へのタグ付加は、そこに結合する+TIPs、CLIP-170やダイナクチンとの相互作用を阻害してEB1が機能不全となるため、EB1-GFPの過剰発現は細胞機能を障害することがあることに留意しておく必要がある。適度な発現レベルであれば、本来の微小管ダイナミクス特性に大きな影響を与えることなく、微小管伸長を忠実に可視化することができる。お問合せアクチン繊維の構造を制御する分子のひとつ。TRIOBP-1、TRIOBP-4、TRIOBP-5の3種類が存在する。TRIOBP-1はもともと、低分子量Gタンパク(本用語集を参照)の活性に関わるTrioというGEF(本用語集を参照)の結合相手として同定されたもので、全身で発現しており、その変異マウスは胎生致死である。発現が確認されている。TRIOBP-4およびTRIOBP-5に変異があると難聴をきたす訳である。TRIOBP-4はTRIOBP-1と異なり、低分子量Gタンパクが存在しなくても、TRIOBP-4単独でアクチン繊維を束ねる活性を持つ。難聴」の稿を参照)の根が形成されず、不動毛が変性して難聴を引き起こしていた。不動毛およびその根はアクチン繊維の束で構成されるため、TRIOBPによるアクチン繊維の束化が不動毛の形態維持に必要であり、その機能欠損が難聴の原因と考えられる。いった脊椎動物全般に加えて、昆虫類にも存在する。以下は哺乳類の音受容に関して述べる。音は空気の振動であり、これは耳の穴(外耳道)から入って鼓膜を振動させる。鼓膜の振動は耳小骨を経て、内耳へと伝えられる。内耳はリンパ液で満たされており、ここに有毛細胞が存在する。有毛細胞の表面(アピカル面)には不動毛と呼ばれる毛が生えており、音によりリンパ液が振動すると有毛細胞は脱分極する。これは一種のメカノトランスダクションである(本用語集を参照)。有毛細胞は聴神経とシナプスを形成しており、音刺激で生じた脱分極でのシグナルは脳へと伝えられて、音として認知される。このいずれの箇所が障害されても難聴の原因となるが、音を感知する上での鍵となる構造は有毛細胞の不動毛と考えられている。不動毛を構成する細胞骨格はアクチン繊維の束であり、その意味で上皮細胞の微絨毛や培養細胞のフィロポディアと相同性が高い。不動毛には細胞質へ伸びる根が存在し、これもアクチン束で構成されている。この根が欠損すると不動毛の剛性が下がり、軽い振動刺激でも大きく揺れて変性してしまう。不動毛は音を感知するために揺れ動かなければならないが、根はその機械的ストレスから不動毛や有毛細胞を守っていると考えられる。この根の知見はTRIOBP(本用語集「TRIOBP」の稿を参照)の解析から得られたものであるが、その端緒はヒト遺伝性難聴家系からTRIOBP遺伝子変異が同定されたことによる。有毛細胞で機能しているミオシン、カドヘリン、プロトカドヘリンなどの分子の大多数は、同様にヒト難聴者のゲノム解析で見出されてきた。聴覚には各分子の厳密な制御が必要なため、他の臓器では異常をきたさないような変異でも難聴をきたすことや、難聴は致死的疾患ではないため、ヒト難聴家系が多く存在するのである。音という物理的振動を、周波数(音の高さ)や振幅(音の強さ)情報を含めて、しかもミリ秒単位での時間的変化に対応して感知するためには、有毛細胞の形態および神経など周囲の細胞との連携が厳密に制御される必要がある。polarity)を顕著に示す。同時にシナプスを有し、神経系のモデルともなる。有毛細胞で発現している分子の多くは内耳以外にも発現しており、有毛細胞は幅広い生命現象のモデルとして活用できる。研究者のために幹細胞、ペプチド療法と再生医学方面の専門教育を提供します。ナカライテスク株式会社リサーチケミカル(試験研究用試薬)、ファインケミカル(化成品)、関連機器・機材を次代の科学を支える製品と技術提供を行っています。エダンズ株式会社お客様の専門分野に精通したネイティブ専門家が、英語論文を校正・校閲サポートいたしますクリムゾンインタラクティブ生物学系の対応専門分野250以上、8千誌以上の生物学系学術誌への投稿実績。分野の専門家2名による英文校正で、論文の質を向上させます。最先端の機器や情報をお届けする理化学機器の専門商社です。受託サービス電顕のスペシャリストして“ナノ”の視点からサポートします。