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オートファジー

人体は宇宙だった!ヒトの細胞と中性子星のあいだによく似た構造が見つかる!オルガネラと核物理学の共通点

 細胞の不思議「オートファジー」

 オートファジー (Autophagy)といえば、大隅良典先生のノーベル医学・生理学賞の授賞研究であるが、細胞が持っている、細胞内のタンパク質を分解するための仕組みの一つ。自食(じしょく)のことである。酵母からヒトにいたるまでの真核生物に見られる機構であり、細胞内での異常なタンパク質の蓄積を防いだり、過剰にタンパク質合成したときや栄養環境が悪化したときにタンパク質のリサイクルを行ったり、細胞質内に侵入した病原微生物を排除することで生体の恒常性維持に関与している。

 だが、オートファジー研究にはまだ未解決の問題がある。オートファジーによって、何時如何なる生理的条件下に、タンパク質のみならず核酸、脂質、それらの複合体が、どのような機構で分解されるかがいまだ解明されていない。このためには、酵母の膨大な遺伝学的な知見を背景に、酵母の系を最大限活用し、質量分析など最近の分析技術を活用。

 細胞がある種のストレス(アミノ酸飢餓の状態や、異常タンパク質の蓄積)にさらされると、細胞質中の一部で、過剰に作られたタンパク質や異常タンパク質と共にリン脂質が集まり、オートファゴソーム(Autophagosome、またはオートファジー小胞 Autophagic vesicle)と呼ばれる細胞内構造の形成がはじまる。


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祝!2016年ノーベル医学・生理学賞受賞!東工大 大隅良典教授 授賞理由は「オートファジーの仕組み発見」

2016年ノーベル医学生理学賞

 スウェーデンのカロリンスカ医科大は10月3日、今年のノーベル医学生理学賞を、東京工業大の大隅良典(よしのり)栄誉教授(71)に贈ると発表した。大隅氏は2013年にトムソン・ロイター引用栄誉賞を受賞、ノーベル賞候補になっている。

 授賞理由は「オートファジー(自食作用)の仕組みの発見」。細胞が自分自身の一部を分解し、栄養源としてリサイクルしたり、新陳代謝したりする仕組みを明らかにした。様々な生物に共通する根源的な生命現象の謎を解いた。

 日本のノーベル賞受賞は、昨年の医学生理学賞の大村智・北里大特別栄誉教授、物理学賞の東京大宇宙線研究所長の梶田隆章教授に続き25人目。医学生理学賞は1987年の利根川進・米マサチューセッツ工科大教授、2012年の山中伸弥・京都大教授、大村氏に続いて4人目。日本人の単独受賞は自然科学系では利根川氏以来。授賞式は12月10日にストックホルムである。賞金は800万スウェーデンクローナ(約9400万円)。大隅さんは福岡県生まれ。


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過度のカロリー摂取はアルツハイマー病を促進、過度のカロリー制限も促進か?

 オートファジーとアルツハイマー病の関係

 オートファジーとは、細胞が持つ自己貪食(自食)の機能。マクロオートファジーでは小胞体由来とも考えられる細胞内の2重膜構造が、ミトコンドリアなどの細胞内小器官、細胞内異常タンパク、異物などを取り込んで、消化酵素を含むリソソームと結合して消化する。

 アルツハイマー病は、細胞の内外に異常タンパク質が蓄積することが病理学的な特徴で、アルツハイマー病では、細胞外にベータアミロイドと呼ばれる異常タンパク質が沈着する老人斑と、細胞内にタウタンパク質が凝集する神経原線維変化の2つが同時に起こる。

 これに対して、異常タンパク質を除去する細胞機構としては、ユビキチン・プロテアソーム系とオートファジー系の2つの分解系が知られ、さらに、オートファジーには、常に一定レベルで働いている基礎的オートファジー(basal autophagy)とカロリー制限などで活性化する誘導性オートファジー(induced autophagy)があることが知られている。


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たんぱく質の牢屋でウイルス封鎖!オートファジーとは別の防御法を発見!

 私たちの細胞を守る「免疫系とオートファジー」

 あたたかくなってようやく、血流がよくなったのか咳が出なくなった。毎年、冬から春にかけて、インフルエンザウイルス、ノロウイルス、花粉アレルギーなどが原因で、咳に悩まされマスクが手放せなかった。初夏を迎えるとようやく落ち着く。どうやら私の体は気温が20℃以上ないと免疫力が落ちるらしい。

 ところで我々の体を守ってくれる、「免疫」とは何だろうか?

 免疫は、ヒトや動物などが持つ、体内に入り込んだ「自分とは異なる異物」(非自己)を排除する、生体の恒常性維持機構の一つである。

 一般に、薬物や化学物質などの排除には、肝臓の酵素による代謝が働くのに対し、免疫はそれよりも高分子であるタンパク質(ヘビ毒やハチ毒など)や、体内に侵入した病原体を排除するための機構として働く。特に病原体による感染から身を守るための免疫を「感染防御免疫」という。


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