蛍光性タンパク質を利用した生細胞におけるペルオキシソーム形成過程の解析

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核以外の細胞小器官は、一般に既存の膜構造がもとになり、そこに新たに作られたタンパク質が輸送されることによって成長し、次いで分裂、分配の過程を経て、形成、維持されると考えられている。しかしこの過程をin vivoで実証した例はない。本研究では発光クラゲ由来の蛍光性タンパク質Green fluorescent protein(GFP)にペルオキシソーム局在化シグナルを付加したキメラタンパク質を動物細胞に発現させ、これがペルオキシソームに集まってゆく過程を生細胞のまま蛍光顕微鏡を用いて観察することにより、ペルオキシソームの形成機構を明らかにすることを目指した。ペルオキシソーム欠損変異細胞に上記のキメラGFPを発現させると、細胞質全体に分散しているのが見いだされた。この条件下で、ペルオキシソーム膜タンパク質は「ゴ-スト」と呼ばれる異常な膜構造体に分布しているが、この構造体は不完全なペルオキシソームに相当すると考えられている。このような変異細胞に正常なペルオキシソーム形成因子のcDNAを発現させたところ、キメラGFPは時間と共に点状の蛍光パターンを示すようになり、その分布はペルオキシソーム膜タンパク質の分布と一致していた。このようにしてペルオキシソームが形成されてゆくのを視覚化することができた。一方、PEX6と名付けられたペルオキシソーム形成遺伝子を欠損している細胞にキメラGFPを発現させると、サイトゾルにも分散しているが、それ以外に細胞当たり10個程度、この融合タンパク質が集積している構造物が見いだされた。この構造物はゴ-ストと近接しているが、明らかに異なる構造であった。このことから、PEX6遺伝子産物はペルオキシソーム形成過程において前駆構造体の融合に関係しており、上記変異細胞ではPEX6遺伝子の欠損のため、この段階でペルオキシソーム形成が停止していると考えられた。