電子線トモグラフィーを使った微小管・アクチン・膜からなる植物ナノシステムの解析

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我々は、厚い組織をそのまま20ミリ秒以内に凍結できる加圧(高圧)凍結法と超高圧電子顕微鏡を使って3D画像を構築する電子線トモグラフィー法を併用した方法で、細胞表層を〜7nmの分解能で立体的に観察し、従来難しかった植物のアクチン繊維と思われるマイクロフィラメントを再現性よく検出することを可能にした。この技術を使ってタマネギの細胞表層の微小管配向過程に於ける微小管とアクチン、膜系との関係をナノレベルで明らかにすることを目的として研究を行っている。植物の細胞分裂前期には、微小管は細胞表層に帯状に並び、その位置が将来の細胞分裂面になる。この微小管帯形成をアクチン阻害剤サイトカラシンが阻害する事が分かっているが、その機構は不明であった。我々はナノレベルでのこの領域の小胞の定量的解析から、この微小管帯領域にはクラスリンを介したエンドサイトーシスが行われていることを明らかにしたが、我々の系では動物細胞と異なり、アクチン阻害剤のサイトカラシンは被覆ピットの出現、頻度に影響を与えず、その後の被覆小胞からクラスリンがとれたと思われる小胞の融合にアクヂン繊維が関与している可能性が出てきた。そこで、サイトカラシンが小胞の表面積の変化や小胞とアクチン繊維の立体的な関係等に及ぼす影響を解析し、アクチンとエンドサイトーシスとの関係について定量的に解析した。また、蛍光顕微鏡レベルではサイトカラシンは植物のアクチン繊維を切断するが、完全には脱重合できず、切断されたアクチン繊維が微小管と共局在する様に見える。そこで、異なる作用機作でアクチンを破壊する薬剤でも同様のことことが起こるかどうか調べた結果、サイトカラシンとは異なる機作でアクチン繊維を破壊するラトランキュリンでも微小管帯はサイトカラシンと同様の影響を受けるが、その場合のアクチンの挙動はサイトカラシンとは異なることが分かった。