Scripps Researchの科学者らが、一部の生体分子凝集体——膜を持たない滴状の細胞コンパートメント——には、内部の足場として機能する細いタンパク質フィラメントのネットワークが含まれていると報告。このチームによると、このフィラメント構造を乱すと凝集体の物理的性質が変わり、バクテリアの成長とDNA分離が損なわれ、がんやALSなどの疾患で凝集体の構造が将来的に治療標的となり得る可能性が示唆される。研究は2026年2月2日にNature Structural & Molecular Biologyに掲載された。
生体分子凝集体は、膜なしで細胞の重要な活動を組織化する滴状のクラスターである。研究者らは、これらがDNAの遺伝情報がタンパク質に変換される調節、潜在的に毒性のある細胞廃棄物の除去、腫瘍成長抑制機構への寄与などのプロセスに関与すると説明している。 PopZと呼ばれるバクテリアタンパク質に焦点を当てたScripps Research主導のチームは、これらの膜なしコンパートメントが機能的な組織化を持つ方法を調べた。特定の棒状バクテリアでは、PopZが細胞極に蓄積し、細胞分裂関連プロセスに必要な他のタンパク質をリクルートする凝集体を形成する。 クライオ電子トモグラフィー——研究者らが分子スケールのCTスキャンと例える手法——を用いて、チームはPopZ分子が秩序だった段階的なプロセスで細いフィラメントに組み立てられることを報告。これらのフィラメントは凝集体の物理的特性を決定する内部足場を形成する。 研究ではまた、単一分子FRET（Förster共鳴エネルギー移動）を使用して個々の分子レベルでPopZの挙動を探った。研究者らは、PopZが凝集体内か外かで異なるコンフォメーションを取ることを報告。「タンパク質のコンフォメーションが位置に依存することを知ったことで、細胞機能を工学的に操作する複数の方法が得られた」と、論文の第一著者でLaskerおよびDeniz研究室の元ポスドクであるDaniel Scholl氏。 フィラメントネットワークが正常機能に必須かを検証するため、チームはフィラメントを形成できないPopZ変異体を設計。研究者らによると、改変凝集体は流動性が高く表面張力が低下した。バクテリアに導入すると、成長停止とDNA分離不全が関連した。 実験はバクテリア系に焦点を当てたが、Scripps Researchはヒト細胞の凝集体についての考え方も示唆されると述べた。研究機関は、タンパク質品質管理や成長調節——神経変性疾患やがん生物学に関連——に関わるフィラメントベースの凝集体を指摘し、明確な凝集体構造が新たな治療入口を提供する可能性を提案した。 論文タイトル「The filamentous ultrastructure of the PopZ condensate is required for its cellular function」では、Keren Laskerを筆頭著者、Ashok A. DenizとRaphael Parkを共同対応著者とする。研究機関のリリースに名前の挙がった追加著者にはTumara Boyd、Andrew P. Latham、Alexandra Salazar、Asma M. A. M. Khan、Steven Boeynaems、Alex S. Holehouse、Gabriel C. Lander、Andrej Saliが含まれる。 Scripps Researchによると、本研究はNational Institutes of HealthやNational Science Foundationなどの資金提供者により支援された。
