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クマムシ

2016-10-13 00:19:52 | 日記
クマムシ固有の新規タンパク質がヒト培養細胞の放射線耐性を向上
東京大学(東大)などは9月21日、クマムシのなかでも極限的な環境に高い耐性を持つヨコヅナクマムシのゲノムを解読し、そのなかにコードされたクマムシ固有の新規タンパク質のひとつがヒト培養細胞の放射線耐性を向上させることを発見したと発表した。
同成果は、東京大学大学院理学系研究科 生物科学専攻 橋本拓磨 特任研究員、慶應義塾大学先端生命科学研究所 堀川大樹 特任講師、東京大学大学院理学系研究科 生物科学専攻 國枝武和 助教、国立遺伝学研究所らの研究グループによるもので、9月20日付けの英国科学誌「Nature Communications」に掲載された。
クマムシは、陸、川、海に生息する4対の脚を持つ体長1mm未満の小さな動物で、特に陸生クマムシの多くは、外界の乾燥に応じて脱水し、「乾眠」という無代謝状態になる。乾眠状態では、超低温・高温・真空・高い線量の放射線照射など、さまざまな極限環境に耐性を示すことが知られており、特に放射線については乾眠状態・通常状態いずれにおいてもヒトの半致死量の約1000倍となる4000Gyの放射線照射にも耐えることができる。しかし、このような高い耐性能力を支える分子メカニズムについては明らかになっていない。
今回、同研究グループは、クマムシのなかでも特に高い耐性を持つヨコヅナクマムシのゲノム配列を高精度に決定。同種が約2万個の遺伝子を持つことを明らかにし、このうち52.5%はほかの動物の遺伝子と類似していたが、41.1%はクマムシ固有の新規遺伝子、1.2%は外来遺伝子を含むことがわかった。
また、遺伝子レパートリーをほかの動物種と詳細に比較した結果、酸化ストレスへの抵抗性が高いことが明らかになった。これは、乾燥時に発生する酸化ストレスに対抗するために獲得されたものであると考えられるという。一方で、ストレス応答に必要な一部の遺伝子群を喪失していることもわかった。これについて國枝助教は、「不思議な結果」であると説明していたが、クマムシが耐性を示す過酷な環境ストレスに対して過剰な応答をしないよう適応した結果ではないかと推察している。
さらに、同研究グループは、ヨコヅナクマムシの核DNAと結合するタンパク質を分離・同定し、これらのうち既知のタンパク質と類似しない新規タンパク質「Dsup(Damage Suppressor)」を発見。Dsupタンパク質は核DNAと同じ局在を示すことを確認した。なお、同タンパク質をヒト細胞に導入してもDNAの近傍に局在していたという。
このDsupが放射線耐性を付与するかどうか調べるため、Dsupを導入したヒト培養細胞にX線を照射した後、DNA切断の量を調べたところ、Dsup未導入細胞に比べて切断量が約半分に低下していたという。この切断量の低下は、DNA切断自体の減少によるものであり、切断されたDNAの修復が亢進したためではないことがわかっている。放射線は活性酸素を発生させて間接的に生体傷害を引き起こす作用があることから、Dsupは活性酸素による攻撃からDNAを保護しているものと考えられる。
また同研究グループは、Dsupが放射線傷害からDNAを保護することから、細胞の放射線耐性も向上している可能性を考え、細胞増殖能を喪失させる4GyのX線を照射した後の細胞の形態と増殖能を調べた。この結果、未導入細胞では増殖がほぼ停止し、8日目以降は減少傾向を示すのに対し、Dsup導入細胞では一部の細胞が正常な形態を保ち、8日目以降も顕著に増殖することがわかった。したがって、Dsupはヒト培養細胞の放射線耐性を向上させることが明らかになったといえる。
國枝助教は今後の研究について、「今回の研究で見つかったほかのクマムシ固有の遺伝子についても解析を進め、クマムシの高い耐性能力を支える分子メカニズムを明らかにしていきたい」と話している。


以下は過去記事より

クマムシ
ゴキブリがスーパー昆虫なら、クマムシはウルトラスーパー級の生物に相当します。
まさにそれは、この地球上で最強の動物になります。
(1)人間の致死量の1000倍もの放射線を浴びても生き抜く。
(2)レンジでチンをしてもピンピンしていて元気そのもの。
(3)75000気圧(75トン/平方㎝)の圧力下でも平気。
(4)マイナス250℃の極寒からプラス150℃の高温に耐える。
(5)宇宙空間に野ざらしにしても生きている。
こんな生き物見たことないといいたくなるのがクマムシです。
とんでもなくタフで不死身。
その驚異の生命力はハンパではありません。
さすがのゴキブリも、まっさおになるのがクマムシです。
ただ悲しいことに小さすぎるためにサイボーグとしては使用できません。
全長がわずかに1ミリ足らず。
これではとても各種のセンサーが取り付けられません。
マイクロセンサーを取り付けたとしても動きが鈍くて行動範囲が狭いので、あまり役には立たないでしょう。
都合が悪くなるとじっとして仮死状態になりそのまま数年間も微動だにせずにしぶとく生き延びます。
種類も多くて、世界では370種類ほどいます。
日本にも30種類ほどが確認されています。
熱帯には少ないという変わった性格のムシで、高緯度地域ほど世界的な共通種も多くなり密度も高くなっています。
少なくとも5億年前には地球上に存在していたと見られている動物で、昆虫の祖先として知られている「カギムシ」の近縁にあたります。
ゴキブリにせよ、クマムシにせよ、ゲノム解析が進めば人類にとって無限の夢と希望を与えてくれる存在になることは確実です。
しかし、生物学者の数が絶対的に不足しているため、解析後の、DNAマイクロアレイ技術や、DNAチップ技術は
まだまだこれからの科学分野になっています。
それにしても昆虫の数や種類の多さには驚かされます。
200万種類以上はいるとされていますが、まだその半分も発見されておらず、現在確認されている昆虫の種類はやっと80万種を越えたところでしょうか?
誰でも熱帯のアマゾンへ行けば昆虫の宝庫と思いがちですが、スーパースターのクマムシは暑さを避ける傾向にありました。
クマムシの体質は合理的です。
周囲が乾燥してくると、クマムシは体内の水分を、体重の85パーセントから、わずか0.05パーセントになるまで放出を続けます。
実に1/1000以下になるのです。
この際、周囲に水分が戻ったときに備えてトレハロースという保水性の高い物質を備えるなど準備を怠りません。
人類は紙オムツに見られるように高吸水性樹脂の化学合成高分子化合物ポリアクリレートを開発したのは最近のことですが、クマムシは5億年も昔から天然素材を利用してきました。
そしてからだを樽(タル)のように丸めて縮んでしまい乾眠状態に入ります。
このときクマムシの新陳代謝速度は1/10000以下にまで低下して、水分消費量は通常の1パーセント以下になります。
エサがなくても、高温でも低温でも生き延びることができます。
そして10年間も眠ったクマムシに水を与えると、わずか5分で動き出すという能力を備えています。
1万気圧以上の超高圧下に置かれた場合、生物のからだは体内の分子構造が変わってしまいます。
クマムシはからだが乾燥状態にあるため活性化した水分子の悪影響を受けることなく無事でいられるわけです。
生物学者ならここで考えます。
万能細胞と呼ばれているiPS細胞は、再生医療に応用する際、長期に冷凍保存することが障害になっています。
クマムシのゲノム解析が進み、その乾燥能力が解明できたときiPS細胞は、私たちの身近に存在するものになり、私たちをもスーパーマンにしてくれるありがたい存在になるのです。


(クマムシ)
緩歩(かんぽ)動物門に属する動物の学術名になっていますが、通常はクマムシ類のことをいいます。
Tardigrada
water bear
bear-animalcule
多くの英語名をもっていますが、熊や水という名の通り、動きは熊のごとし、淡水や海水中にも生息し、ターディグレイダーというよりは、ターミネーターと呼びたくなります。
多細胞生物としては最小の部類に属します。
体長は1ミリ以下。からだは透明で円筒形。
全身を薄いクチクラにおおわれています。
頭部のほかに4つの胴節があり、それぞれに1対ずつの疣(いぼあし)をもっています。8本足の動物です。
足の先端には爪をもっていて有爪動物との関係がありそうです。
呼吸器系や循環器系がなく、種によっては排泄器さえないものがいます。
口には2本の歯針があり、これで植物体に穴をあけて組織液を吸って生活しています。
コケ類や落葉土壌中に多く存在しています。
袋形動物と節足動物の中間におかれていますが、進化の過程で退化したものと考えられています。
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