【テクノロジー解説】細胞の中の「宅配便」:インスリンや脳の信号物質を小さな袋(小胞)につめ、決まった場所へ決まったタイミングで届ける。ファスナーのようにくっつくタンパク質と、カルシウムの合図(2013年ノーベル生理学・医学賞)
細胞は、インスリンなどのホルモンや、神経から神経へ信号を伝える物質をつくって送りだす工場です。これらは「小胞」という小さな袋につめられ、細胞の中を運ばれます。2013年のノーベル生理学・医学賞は、この荷物が正しい場所に正しいタイミングで届くしくみを明らかにした3人に贈られました。シェックマン博士は酵母で運送に必要な遺伝子を、ロスマン博士は小胞と届け先がファスナーのようにくっつくタンパク質を、ズードフ博士は神経でカルシウムの合図によって荷物がすばやく放出されるしくみを発見しました。
プレ男細胞の中にも「物流」があるの?
メル美小さな袋に荷物をつめて、決まった場所に届ける「宅配便」があるんだって。
こんにちは、Dr. Taro です。 「テクノロジー解説」、今回は細胞の中の運送のしくみ(小胞輸送)です。2013年のノーベル生理学・医学賞の発表をもとにまとめました。
細胞は、ものをつくって送りだす工場
- 細胞は、分子をつくって送りだす工場です。たとえば、インスリンはつくられて血液中に出され、神経伝達物質は神経細胞からとなりの神経細胞へ送られます
- こうした荷物は、膜につつまれた小さなあわのような袋=「小胞」につめられて運ばれます
- 大きくいそがしい港のように、細胞でも、正しい荷物を、正しい場所へ、正しいタイミングで届けるしくみが必要です。神経の信号やホルモンによる代謝のコントロールでは、タイミングと場所がすべてです
3人がそれぞれ見つけたこと
シェックマン博士:運送に必要な遺伝子(酵母)
- ランディ・シェックマン博士は1970年代、酵母を使って、運送のしくみの遺伝子を調べました
- 運送がうまくいかない酵母では、計画の悪い交通網のように、小胞が細胞の一部に渋滞していました
- その原因の遺伝子をつきとめ、運送のさまざまな面をコントロールする3つのグループの遺伝子を見つけました
ロスマン博士:ファスナーのようにくっつくタンパク質
- ジェームズ・ロスマン博士は1980〜90年代、ほ乳類の細胞で、小胞が届け先の膜にくっついて合体するためのタンパク質を発見しました
- 小胞の側と届け先の側のタンパク質が、ファスナーの両側のようにかみあいます
- このタンパク質はたくさんの種類があり、決まった組みあわせでしかくっつかないので、荷物は正確な場所に届きます
- シェックマン博士が酵母で見つけた遺伝子の一部は、ロスマン博士がほ乳類で見つけたタンパク質に対応していて、このしくみが進化の大昔からあることがわかりました
プレ男宛先が合わないとファスナーが閉まらない、ってことか!
ズードフ博士:カルシウムの合図で、すばやく放出
- トーマス・ズードフ博士は、脳の神経細胞どうしのやりとりに関心をもちました
- 神経伝達物質の入った小胞は、神経細胞がとなりに信号を送るときだけ中身を出す必要があります
- 1990年代、博士は、カルシウムイオンが流れこむのに反応して、小胞をすばやく細胞の外側の膜にくっつけるしくみを見つけました。ファスナーが開き、信号物質が放出されます。これで、正確なタイミングで中身を出せるしくみが説明されました
病気との関係
- この運送のしくみは、酵母から人まで同じ原理で働いています
- 運送がうまくいかないと、神経の病気、糖尿病、免疫の病気などにつながることがあります
細胞は、インスリンや神経伝達物質を小胞という袋につめ、ファスナーのようにくっつくタンパク質で正しい場所へ、カルシウムの合図で正しいタイミングで届けています。
つながるテクノロジー
- 細胞の表面のセンサー:ドキッとしたとき、細胞はどうやってアドレナリンを受けとる?
- 細胞から出されるホルモン:インスリン
- 細胞のごみ処理:ユビキチン
プレ男細胞の中の物流システム、宅配便の会社よりしっかりしてるかも。
メル美酵母と人で同じしくみなのもおもしろいね。
水やイオンが細胞の膜を通る「門」は、細胞の「水だけ通す門」アクアポリンへ。
タンパク質の行き先を決める「あて名」は、タンパク質には「郵便番号」がついているへ。
まとめ
- 細胞はインスリンや神経伝達物質を小胞という袋につめて運ぶ
- シェックマン博士:酵母で、運送に必要な遺伝子を発見(運送が止まると小胞が渋滞)
- ロスマン博士:小胞と届け先がファスナーのようにかみあうタンパク質
- ズードフ博士:カルシウムの合図で、神経が正確なタイミングで信号物質を放出
- 運送の異常は神経の病気・糖尿病・免疫の病気などに(2013年ノーベル生理学・医学賞)
参考文献
- The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2013. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2013/press-release/ (閲覧日:2026年10月10日)
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