京都大学の吉村成弘准教授、東北大学の鈴木勇輝助教、オリンパス株式会社らの研究グループは、細胞が外界の物質を取り込む際の直径数100nmの陥入構造を生きた細胞で可視化し、その分子機構に関して新しい知見を手に入れることに成功した。

 細胞が外界の物質を細胞内に取り込む方法として、細胞膜の陥入により外の物質を内部に取り込む仕組み「エンドサイトーシス」が中心的役割を果たす。これまで、エンドサイトーシスに関与するタンパク質がどのような形状変化を経て膜陥入が進行するかに関しては不明点が多かった。

 今回研究グループは、オリンパス株式会社と共同で「生きた細胞の細胞膜を可視化するための高速走査型プローブ顕微鏡」の開発に取り組んだ。走査型プローブ顕微鏡は試料表面を「なぞる」仕組みのため、細胞に与える力を大幅に弱くすることで、細胞膜の形状を数ナノメートル(1ミリの100万分の1)の分解能で可視化することに成功した。さらに、高分解能の蛍光顕微鏡と組み合わせることで、タンパク質の局在を同時に可視化する技術を確立し、エンドサイトーシスに伴う膜形状変化のメカニズムを分子レベルで解明することに成功した。

 特に、膜の陥入が最終的に細胞膜から切り離されて小胞を形成する際には、周辺に細胞内骨格が一過的に集合し、細胞膜に大きな力を及ぼすことが分かった。このことは、エンドサイトーシスと細胞骨格との関係を示す重要な結果だ。

 今回の技術により、例えば、ウイルスの侵入や出芽のリアルタイム観察が可能になり、感染機構の解明が進むと考えられる。さらに、がんや神経疾患、免疫反応など様々な疾患の原理解明に新たな知見をもたらすことが期待される。

論文情報:【PLOS Biology】Morphological changes of plasma membrane and protein assembly during clathrin-mediatedendocytosis

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