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プレスリリース概要

2021.11.05

"地上最強生物"クマムシの乾燥耐性の仕組みの解明に挑む ―水分消失に伴って細胞の中のタンパク質が集まってファイバーをつくることを発見

自然科学研究機構 生命創成探究センター
自然科学研究機構 分子科学研究所
自然科学研究機構 基礎生物学研究所
自然科学研究機構 生理学研究所
名古屋大学

自然科学研究機構生命創成探究センター(ExCELLS)/分子科学研究所の加藤晃一教授と矢木真穂助教の研究グループは、青木一洋教授(ExCELLS/基礎生物学研究所)、村田和義特任教授(ExCELLS/生理学研究所)、内橋貴之教授(ExCELLS/名古屋大学)、荒川和晴准教授(ExCELLS/慶應義塾大学)、古谷祐詞准教授(分子科学研究所/現 名古屋工業大学)と共同で、クマムシの乾燥耐性メカニズムを探究する研究を行っています。このたび、様々な先端計測技術を統合的に用いることにより、クマムシの細胞内にみられるタンパク質のかたちとふるまいを詳しく調べるなかで、水分の消失に伴ってCAHS1というタンパク質分子が集まってくる様子を観察することに成功しました。乾燥条件に晒されたり、脱水ストレスが細胞にかかると、このタンパク質が集まってファイバーをつくることを世界で初めて明らかにしました。
 
本研究成果は、日本時間2021年11月4日19時に、自然科学のあらゆる領域を対象としたオープンアクセス学術誌「Scientific Reports」に公開されます。
 
【発表のポイント】
“地上最強生物”として注目されているクマムシは、水分を失うと乾眠とよばれる状態に移行して生命活動を一時停止します。この状態では、極低温や宇宙の真空状態といった過酷な環境下においても生き延びることができるのです。こうしたユニークな性質を持つクマムシですが、その乾燥耐性の仕組みについてはほとんど明らかとされていませんでした。このたび、様々な先端計測技術を統合的に用いることにより、クマムシの細胞内に豊富に存在するタンパク質CAHS1の性質を調べたところ、乾燥を模倣した条件下では、このタンパク質同士が自然に集まってファイバーをつくることが明らかとなりました。細胞に脱水ストレスがかかるとこのタンパク質のファイバーがゲルのようなまとまりをつくり、ストレスがなくなるとタンパク質の集合体は消失して元に戻る様子を捉えることに成功しました。この発見は、水のない過酷な環境に対する生命体の適応戦略の理解につながります。

fig1.jpg [図] クマムシに豊富に存在するタンパク質CAHS1は、水分消失にともなって濃度が高くなると、自然に集合してファイバーやゲルを形成し、濃度が低くなると元の状態に戻ることを見出しました。さらにヒト由来の培養細胞の中にCAHS1を発現して脱水ストレスをかけても巨大な集合体をつくることがわかりました。