ゴルジ装置と細胞分裂
植物細胞の多糖の合成装置であるゴルジ装置は、細胞の分裂と生長の過程において、親細胞と娘細胞でどのようにしてその個数や機能をいじしているのでしょうか。動物細胞においては、細胞分裂の過程でゴルジ装置が小胞状に分解され、細胞分裂後に再構成されることが知られています。しかし、細胞分裂最後の段階である細胞質分裂の際に、植物はゴルジ装置由来の多糖を多量に必要とするため、このようなゴルジ装置の小胞化による機能停止は知られていません。実際、細胞分裂過程でのゴルジ装置の挙動を観察すると、親細胞の分裂に伴ってゴルジ装置が娘細胞に分配されているのが判ります（動画参照）。
動画を再生するには、数回動画をクリックして下さい。再生され無い場合は、videoタグがブラウザにサポートされていません。 この動画は、緑色蛍光蛋白質と１型プロリン水酸化酵素の発現によりゴルジ装置から緑の蛍光を発するようにした細胞に、FM4-64という色素を取り込ませて液胞膜が赤色蛍光を発するようにした後、細胞の分裂過程を約３時間に渉って記録したものです。
緑色のゴルジ装置が、2個の娘細胞に分配されているのがわかります。したがって、細胞の増殖過程においては、ゴルジ装置の数が細胞の分裂に伴い増加し、その結果細胞当りのゴルジ装置の数が維持されています。しかし、この際のゴルジ装置の増加の機構については、既存のゴルジ装置の分裂によるものである、新規のゴルジ装置が合成される、という２種の説がありました。しかし、そのどちらが主流であるかについては、解明されていませんでした。
そこで私たちは、既存のゴルジ装置のマーカー蛋白質と、新規に合成されたゴルジ装置マーカー蛋白質を、蛍光変換タンパク質を用いて異なる色で標識し、細胞の増殖過程において既存と新生のマーカー蛋白質をどのような割合で持つゴルジ装置が増加するかについて検討を行いました(Abiodun & Matsuoka, PCP 54 541-554, 2013)。
その結果、下図の通り、増殖過程のタバコ培養細胞BY-2株においては、ほぼ半数のゴルジ装置は新生蛋白質を受け取りながら分裂し、残りのほぼ半数のゴルジ装置は、新たに合成されるということを示唆する結果が得られました。 |
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