細胞骨格のプレハブ再構築仮説の実証

細胞内における物質輸送は、細胞の巨視的な活動(形態形成や運動など)を考える上で重要な現象である。走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いて、生きた細胞を我々は、既存装置の約500倍の高速(測定時間:数sec/frame)で測定できる生体高速SPM測定法を開発した。この装置を用いて、生きた細胞の骨格形成のダイナミクスを測定し、単粒子追跡解析法によってその運動を解析した。その結果、細胞表面で数百nm径のアクチン繊維(F-actin)からなる硬い顆粒が多数生成し、ブラウン運動に似た拡散運動をした。モータータンパク質であるミオシンIIを阻害する薬剤(ブレビスタチン)の投与および温度のわずかな低下によって、顆粒の拡散速度が著しく低下した。よって、顆粒の運動は、アクチンネットワークがモータータンパクによってランダムに張力が働き、その結果、拡散が起こっているといえる。この機構が、細胞膜付近の小胞にも起こっているか否かを膜小胞について調べた。小胞に局在するRab5タンパク質を緑色蛍光タンパク質で標識しその運動を調べた結果、単純拡散様の性質は見られなかったものの、熱的な揺動力による細胞骨格線維の曲げ変形の理論と一致する性質を見出した。この性質は、細胞骨格を破壊する試薬を投与することにより大きく乱された。従って、膜小胞の動きには細胞骨格が寄与しているものの、細胞骨格線維の滑り運動ではなく曲げ変形の動力学が支配的に働いていると考えられる。細胞膜付近における小胞輸送には、細胞骨格の曲げ変形のダイナミクスが輸送過程を支配している。ここに活性化したミオシンIIが加わると、ミオシンIIが局所的にアクチン線維同士の架橋を破壊しながらアクチン線維を滑らせる。この滑り運動に基づいて新たに単純拡散様の輸送過程が発生し、2つの異なる輸送過程が細胞内で混在すると考えられる。

細胞内における物質輸送は、細胞の巨視的な活動(形態形成や運動など)を考える上で重要な現象である。走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いて、生きた細胞を我々は、既存装置の約500倍の高速(測定時間:数sec/frame)で測定できる生体高速SPM測定法を開発した。この装置を用いて、生きた細胞の骨格形成のダイナミクスを測定し、単粒子追跡解析法によってその運動を解析した。その結果、細胞表面で数百nm径のアクチン繊維(F-actin)からなる硬い顆粒が多数生成し、ブラウン運動に似た拡散運動をした。モータータンパク質であるミオシンIIを阻害する薬剤(ブレビスタチン)の投与および温度のわずかな低下によって、顆粒の拡散速度が著しく低下した。よって、顆粒の運動は、アクチンネットワークがモータータンパクによってランダムに張力が働き、その結果、拡散が起こっているといえる。この機構が、細胞膜付近の小胞にも起こっているか否かを膜小胞について調べた。小胞に局在するRab5タンパク質を緑色蛍光タンパク質で標識しその運動を調べた結果、単純拡散様の性質は見られなかったものの、熱的な揺動力による細胞骨格線維の曲げ変形の理論と一致する性質を見出した。この性質は、細胞骨格を破壊する試薬を投与することにより大きく乱された。従って、膜小胞の動きには細胞骨格が寄与しているものの、細胞骨格線維の滑り運動ではなく曲げ変形の動力学が支配的に働いていると考えられる。細胞膜付近における小胞輸送には、細胞骨格の曲げ変形のダイナミクスが輸送過程を支配している。ここに活性化したミオシンIIが加わると、ミオシンIIが局所的にアクチン線維同士の架橋を破壊しながらアクチン線維を滑らせる。この滑り運動に基づいて新たに単純拡散様の輸送過程が発生し、2つの異なる輸送過程が細胞内で混在すると考えられる。