生物の接着と運動

TU Dresden Center for Molecular and Cellular Bioengineering (ドレスデン工科大学分子細胞生物工学センター)
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生物の接着と運動

マリンバイオフィルム© Poulsen
マリンバイオフィルム

底生動物の半翅目珪藻類は、自然界や人工物の表面に付着する力が強いことで知られている。珪藻の付着に関する研究の多くは、珪藻がコロニーを形成できない防汚表面を開発する必要性から進められてきた。一方、珪藻の接着剤は、水中で疎水性表面と親水性表面の両方に強力に接着する汎用性の高い接着剤として高い魅力を持っています。

珪藻の運動性© Poulsen
珪藻の接着/運動性モデル

珪藻の接着は、細胞内のアクチン繊維の束と、細胞壁のスリット（raphe）から突出する細胞外側の粘液ストランドを含む接着/運動複合体によって達成されている。粘液繊維は細胞を表面に付着させ、粘液繊維とアクチン束の未同定の結合によって、細胞の滑走運動のための牽引力を与えているのである。この粘液の痕跡は、有機色素ステインズオールやアルシアンブルー、蛍光標識レクチン（糖鎖結合タンパク質）、珪藻の細胞外高分子物質（EPS）に対するモノクローナル抗体を用いて容易に可視化することが可能であった。これらのデータは、珪藻のトレイルには多糖類分子および/または糖タンパク質の一部である酸性糖鎖が存在することを示唆している。

アンフォラ© Poulsen
Amphora coffeaeformisトレイルタンパク質Ac629の免疫局在化

我々は最近、接着痕を単離する新しい方法を開発し、接着痕には約70%の糖質と30%のタンパク質が含まれていることを明らかにした。精製した接着物質のプロテオミクス解析により、他の既知のタンパク質と高い類似性はないが、他の生物の接着タンパク質に存在するいくつかのドメイン（PTS-rich、von Wilebrandドメイン、Choice of anchor Aドメイン、GDPHモチーフなど）を含む新規タンパク質が多数同定された。

アクチン© Poulsen
Craspedostauros australisにおけるアクチン細胞骨格のLifeAct_GFPラベル化

珪藻の運動は、細胞内のアクチン細胞骨格と細胞外の接着タンパク質を膜貫通部品でつなぐモータータンパク質であるミオシンによって生み出されると考えられている。このいわゆる「接着／運動複合体」がアクチンフィラメントと平行に発生する力によって、細胞は反対方向に運動することになる。しかし、この過程に関与するミオシンモータータンパク質の正体はまだ不明である。現在、我々は、珪藻の運動性を研究するためのモデル系として、カミキリムシ科の珪藻Craspedostauros australisを開発している。そのために、トランスクリプトームとゲノムの配列決定を行い、その遺伝子変換方法を確立しています。

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ニコル・ポールセン
最終更新日 2020年08月04日
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