細胞質内分子流動に関わる内膜微小揺動の発生機序とその生理作用の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K07311
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 福島県立医科大学
• 研究代表者: 和田 郁夫 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (40182969)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 小胞体 / 構造揺動 / 拡散 / 微小管

研究成果の概要

小胞体が示す微小な揺動について生細胞とsemipermeableな細胞を用いて高い時間分解能による定量的解析を行った。揺動は膜成分のATPあるいはNADPHを必要とする反応によって引き起こされ、これには小胞体膜の柔らかさが関係した。内腔での蛋白拡散は、溶液とは異なり広い範囲で変動しないが、微小な構造揺動も同様であり、CLIMP-63を介した微小管との結合による制御が適切な流動性を保持すると考えられた。揺動を起こす分子本体は同定できてないが、抗炎症薬ebselenが揺動を止めることが見つかった。Ebselenはperoxynitriteをトラップするので、本現象の発生との関連性が示唆される。

自由記述の分野

細胞生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

小胞体では分泌蛋白の新生、脂質合成、異物代謝など多くの反応をおこなう。その内腔は数十nmの厚みからなる狭い空間で、高い混雑度を持つ。この構造が示す微小な構造揺動が反応自体を進める可能性について、本研究で調べた。得られた知見から、小胞体内では反応の基盤となるタンパク質の動きは温度依存性を示さないという特性を見出し、これには構造の細かな揺れが関連し、小胞体内反応で恒常性を保持する機構と考えられる。この動きは小胞体膜自体で発生するもので、エネルギーあるいは一電子還元によって生み出されていた。またこの研究過程で多くの先端的な技法を用いたが、これらが活用されて多くの共同研究成果も得られた。