細胞内に新たな細胞小器官が発見された

ハーバード大学の研究者らは、ショウジョウバエの腸細胞内に新たな細胞小器官を発見した。これは、あらゆる科学において最もよく研​​究されている動物のひとつであるショウジョウバエにとって、私たちを直視するような驚きの発見だった。

新しい細胞小器官は、生命に不可欠な代謝産物であるリン酸を蓄えます。 不足に直面すると、細胞の膜構造の重要な構成要素であるリン脂質の形で貯蔵庫を放出します。

「これは、動物細胞内のリン酸塩貯蔵を実際に発見した最初の研究の1つです」とレベッカ・ワイルド氏はネイチャー誌のジェマ・コンロイ氏に語った。 フランスの国立研究機関である国立科学研究センターの構造生物学者であるワイルド氏は、この研究には関与していない。

「本当に興奮しています。」

研究者らはショウジョウバエの腸細胞内に新たな細胞小器官を発見した。これは科学で最も研究されているモデルの一つにおける驚きである。

オルガネラとは何ですか?小器官は、器官に似た細胞内の構造であり、心臓、肺、肝臓が全身で行うのと同じように、特定の仕事を行うための特殊な構成要素であり、細胞全体が機能できるようにします。

おそらく生物学の授業で出た重要な事柄のいくつかを覚えているでしょう。核は遺伝コードを保存します。 ミトコンドリアは細胞に電力を供給します。 鞭毛は細胞を泳ぎ回らせます。 しかし、基本的には顕微鏡の発明以来、私たちが細胞を研究してきたにもかかわらず、私たちは新しい細胞小器官を発見し続けており、その中にはちょうどこの冬に発見された匂いを感じるニューロンの内部にある細胞小器官も含まれます。

これは細胞の中にまだ隠されている謎を示すものであると、ハーバード大学医学部のノーバート・ペリモン研究室の博士課程の学生でこの研究を実施したロックフェラー大学の遺伝学者チャールズ・シュー氏はコンロイ氏に語った。

「美しさはそこにあり、私たちがそれを発見するのを待っているだけです。」

フォスは私たちにとって：リン酸塩は私たちの生理機能において多くの重要な役割を果たしています。 これは歯を丈夫にするエナメル質やその他の物質の重要な成分であり、骨の石灰化に関与し、細胞膜、DNA、RNA、タンパク質の重要な部分でもあります。

Xu は細胞小器官の探索を始めたわけではありません。 彼はショウジョウバエの組織再生の制御におけるリン酸塩の役割を研究したいと考えていたとコンロイ氏は報告した。

これを行うために、研究チームはショウジョウバエにホスホノギ酸を与えた。ホスホノギ酸は細胞内でのリン（リン酸塩の元となる）の吸収を妨げる。 研究者らが細胞を調べたところ、この供給を止めると細胞の生産が増加することが判明した。

PXo体と呼ばれる細胞小器官は、生命に不可欠な電解質の貯蔵庫として機能します。

その理由を解明するために、Xuらはリン酸塩が遺伝子発現にどのような影響を与えるかを調べた。 彼らは、PXoと呼ばれる遺伝子を利用しました。これは、リン酸感知タンパク質を作成するために哺乳動物に見られる遺伝子に似ています。 リン酸レベルが低いと、PXo の発現が減少し、細胞分裂の急増が起こりました。 逆に、PXoがそのタンパク質を過剰発現するように操作すると、分裂が遅くなった。

研究チームは、PXoタンパク質を追跡するために蛍光マーカーでタグ付けし、それが細胞内の謎の構造に関与していることを発見した。

「それらは非常に目に見えていました」とシュー氏はコンロイ氏に語った。「そして私たちはそれらが何なのか疑問に思いました。」

新しい細胞小器官 :さらに詳しく調べたところ、研究チームは複数の膜層で構成された楕円形の構造を発見し、PXoタンパク質がそれらの層を横切ってリン酸を保護していることが判明した。 PXo体とぴったり名付けられたこの細胞小器官は、リン酸をリン脂質に変化させ、細胞が膜の構築に使用します。

ショウジョウバエのリン酸塩摂取量が減ると、PXo体が壊れてリン脂質が流れ出し、細胞分裂を促すストレス信号を引き起こした。 （細胞生産量の増加は、リン酸塩レベルを安定化させようとする方法かもしれない、とシュー氏はコンロイ氏に語った。その考えは、より多くの細胞が突然周囲に浮遊するリン酸塩をより多く吸収できるというものだ。）

この発見は、人間を含む他の動物におけるリン酸塩を貯蔵する細胞小器官の探索を引き起こす可能性がある。 さらなる研究は、細胞小器官が細胞の生活にどのように適合するのか、他の細胞小器官とどのように相互作用するのか、時間の経過とともにどのように変化するのかを知るのに役立つかもしれません。

「これにより、他の多くの疑問への扉が開かれました」と徐氏は語った。

編集者注: この記事は、調査が行われた場所をより適切に反映するために、2023 年 5 月 17 日に更新されました。 現在ロックフェラー大学に在学中、徐氏はハーバード大学の博士課程の学生として研究を実施しました。

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