金属酵素の活性制御を応用して人工细胞の运命制御に成功
岐阜大学高等研究院の東小百合 特任助教は、ドイツ?ミュンスター大学のSeraphine V. Wegner教授らとの共同研究により、巨大リポソーム※1 内の金属酵素※2 の活性を制御する技術を確立し、外部からの刺激 (金属イオン) に応じて異なる運命を辿る人工細胞の開発に成功しました。
近年、细胞现象の理解およびバイオ材料への応用を目指し、人工的に细胞を创る试みが活発に行われています。これまでは、多くの中から1つの细胞现象に绞って再构筑する研究が进展してきました。一方、今后の课题は、多くの细胞现象を1つの人工细胞で再现することにあります。私たちの细胞は细胞膜上にトランスポーターやチャネル、受容体など様々な膜タンパク质を持ち、周囲の変化に応じた机能を発挥します。
本研究では、细胞サイズの巨大リポソーム膜に特定の金属イオンを透过させるイオノフォア※3 を结合し、输送された金属イオンによって异なる机能を示す人工细胞を开発しました。互いに机能の异なる3种类の金属(依存性)酵素を巨大リポソームに同时に内包することで人工细胞を作製し、イオノフォアによる金属イオン输送で金属酵素の活性を制御することに初めて成功しました。さらには、最初に活性化された金属酵素が人工细胞の运命を决定し、他の経路の活性化を抑制する仕组みも実証しました。
本研究成果は、2024年12月23日にNature Chemistry誌のオンライン版で発表されました。
本研究の概念図
発表のポイント
- 特定の金属イオンを刺激として认识し、异なる机能を示す人工细胞を开発しました。
- 金属イオンを选択的に输送するイオノフォアを人工细胞膜に结合させることで、人工细胞内の金属依存性酵素を选択的に活性化し、特定の机能を発现させることに成功しました。
- 膜に结合するイオノフォアの种类や顺序が、人工细胞内での酵素活性化の顺番を决定し、最初に活性化された酵素がその后の细胞运命を决定することを実証しました。
详しい研究内容について
论文情报
- 雑誌名：Nature Chemistry
- 论文名：Adaptive Metal Ion Transport and Metalloregulation-Driven Differentiation in Pluripotent Synthetic Cells
- 着 者：Sayuri L. Higashi,# Taniya Chakraborty,# Yanjun Zheng,# Azadeh Alavizargar, Andreas Heuer, Seraphine V. Wegner* (#: equal contribution)
- 顿翱滨：
用语解説
- ※1 巨大リポソーム(Giant unilamellar vesicles, GUV)：
细胞膜モデルとして使用される、细胞サイズのリポソーム。内部に物质を封入できるため、人工细胞の构筑に用いられている。 - ※2 金属(依存性)酵素：
活性化に特定の金属イオンを必要とする酵素。金属イオンの种类によって反応の特异性や活性が変わり、実际の细胞内において重要な役割を担う。 - ※3 イオノフォア：
特定の金属イオンの膜透过性を高める分子群。细胞膜を介して特定の金属イオンを浓度勾配にしたがって输送させることで、细胞内外のイオン浓度や酵素活性を制御する。
