何が起きたか

欧州分子生物学研究所（EMBL）ハイデルベルクのジュリア・マハミッド研究グループが、細胞の中でたんぱく質を「作る」仕組みと「運ぶ」仕組みがどう連携するかを調べた。成果は学術誌「Cell」に載った二つの論文で報告された。これまでの研究は、細胞内の部品を一つずつ詳しく見ることが多かった。今回は、部品どうしが働く場面に焦点を当てた。

どうやって見たか

研究対象は、肺炎マイコプラズマ（Mycoplasma pneumoniae）という細菌だ。細胞を急速に凍らせ、クライオ電子線トモグラフィー（cryo-ET）で内部を立体的に観察した。この方法では、細胞の中にある分子の機械を、元の配置に近い状態で調べられる。たんぱく質を作る装置であるリボソームについて、何百個もの細胞から高解像度の地図を作り、働きの段階ごとに数えた。

「作る」現場で見えた連携

一つ目の研究では、DNAの情報からメッセンジャーRNAを作る「転写」と、その情報を使ってたんぱく質を作る「翻訳」を直接つなぐ複合体が、いくつも見つかった。これは、二つの作業が細胞内で別々に進むだけではなく、近い場所で協調するという構造的な証拠になる。また、長く予想されていた大きな複合体の存在を、実際の細胞内で確かめる手がかりにもなった。

膜の境目で見えたこと

二つ目の研究は、作られたたんぱく質が細胞膜を越える仕組みに注目した。研究チームは、膜にあるたんぱく質の通路「Secトランスロコン」と、これまで知られていなかった三つのたんぱく質を含む機械を見つけた。三つのたんぱく質は、運ばれてきたたんぱく質が正しい形になるのを助けると考えられる。リボソームが作ったたんぱく質が膜を通り始め、その外側で形を整える仕組みと連携する様子も示された。

なぜ重要か

細胞は、部品を並べただけの袋ではない。作る、運ぶ、形を整える仕事が、時間と場所を合わせて進む。そのつながりを細胞の中で直接見る方法ができたことが大きい。細菌のような比較的単純な細胞で仕組みを整理すれば、より複雑な細胞を調べる土台にもなる。

まだ分からないこと

画像から分かったのは、装置の配置と、いくつかの状態の違いだ。リボソームの一部が、たんぱく質を作っていない時にも膜に付いていた理由は、まだ推測の段階にある。新しい三つのたんぱく質が、形を整える仕事をどの順番で進めるかも詳しくは分からない。哺乳類の細胞で似た動きが報告されている点は興味深いが、細菌から人まで同じ仕組みだと決まったわけではない。

次に見る点

研究者たちは、今回の方法を、より複雑な細胞や別の生物へ広げようとしている。単独の分子ではなく、細胞内の「分子の共同体」を見られるようになれば、生命の働き方を説明する地図がさらに細かくなる。

出典：Phys.orgの研究紹介