クエリ: 大隅良典が分子レベルで解明した、細胞自身が不要なたんぱく質を分解する、「自食作用」ともいう生物の仕組みとは何?
文章: 細胞内膜系 また、リソソームは加水分解酵素を利用して、老化した細胞小器官を分解することで、分解産物を細胞小器官の材料などとしてリサイクルする。この過程はオートファジーと呼ばれる。リソソームは他の細胞小器官を飲み込み、その酵素を使って取り込んだ物質の分解を行う。リソソームの最後の機能は、細胞自体を分解する自己分解 (autolysis) である。先端小体(英語版) (Spitzenkrper、スピッツェンケルパー) は菌類のみに見つかる細胞内膜系の構成要素であり、菌糸の先端の成長と関連している。細胞壁の構成要素を含む小胞が凝集した暗色の構造体で、ゴルジ装置と細胞膜の中間点として機能し、細胞壁の構成要素の集合と放出が行われる。先端小体は運動性で、前進するにつれて新たな先端が作り出される。細胞膜はリン脂質の二重層からなる膜で、細胞を環境から分離し、細胞内外への分子やシグナルの輸送の調節を行っている。
文章: 異化 (生物学) 細胞は、高分子の分解から放出された単量体を使って新しい高分子を構築したり、単量体をさらに分解して(単純な老廃物にし)エネルギーを放出する。細胞から出る老廃物には、乳酸、酢酸、二酸化炭素、アンモニア、尿素などがある。これらの老廃物の生成は通常、化学的自由エネルギーの放出を伴う酸化過程であり、その一部は熱として失われるが、残りのエネルギーはアデノシン三リン酸 (ATP) の合成を促進するために使用される。このATP分子は、細胞内で異化作用によって放出されたエネルギーを、同化作用を構成してエネルギーを必要とする反応へと伝達する働きを持つ。 異化作用は破壊的な代謝であり、同化作用は建設的な代謝である。このように異化作用は、細胞の維持や成長に必要な化学エネルギーを供給する。異化作用の例としては、解糖系、クエン酸回路、糖新生の基質となるアミノ酸を供給するための筋肉タンパク質の分解、脂肪組織中の脂肪の脂肪酸への分解、およびモノアミン酸化酵素による神経伝達物質の酸化的脱アミノ化(英語版)があげられる。 文章: ファゴソーム ファゴソーム(英: phagosome)は、食作用によって食細胞に取り込まれた粒子の周りに形成される小胞である。ファゴソームは微生物、老化細胞、またはアポトーシスを起こした細胞の周囲に細胞膜が融合することで形成される。ファゴソームには膜結合タンパク質が存在し、リソソームをリクルートして融合することで成熟したファゴリソソームを形成する。リソソームは加水分解酵素と活性酸素種(ROS)を含んでおり、病原体を破壊し分解する。ファゴソームは非専門食細胞(ノンプロフェッショナル食細胞)でも形成されるが、より小さな粒子しか取り込めず、ROSも含まれていない。粒子の消化から得られた有用な物質(アミノ酸など)は細胞質基質へ移行し、老廃物はエキソサイトーシスによって除去される。ファゴソームの形成は組織の恒常性、病原体に対する自然免疫と獲得免疫の双方において重要である。 しかしながら、一部の細菌は宿主細胞への侵入戦略として食作用を利用する。こうした生物はファゴリソソームの中で繁殖するか(Coxiella属など)、リソソームと融合する前に細胞質へ逃れる(リケッチアなど)。結核菌Mycobacterium tuberculosis、ヨーネ菌Mycobacterium avium paratuberculosisを含むマイコバクテリウム属の多くは宿主のマクロファージを操り、リソソームの融合によるファゴリソソームの形成を防ぐ。こうしたファゴソームの不完全な成熟によって、内部の病原体にとって好ましい環境が維持される。 文章: 消化 細胞内における消化は、細胞内消化と呼ばれる。 白血球の単球や血管外のマクロファージは細菌などの大きな異物を細胞内に取り込んで消化する。ただしこの場合、栄養摂取の役割はほとんどない。リソソームは細胞小器官の1つで、リパーゼなど多種の酵素をその中に蓄えており、細胞内の他の場所から運ばれてきた物質を分解する、細胞消化のための重要な細胞小器官である。 原生動物など単細胞性の動物的生物は、食物を細胞内の小さな空洞に取り込み消化を行う。この空洞を食胞と言う。食胞の膜からは消化酵素が分泌され、分解物は膜を通じて吸収されるものと考えられる。残った物質は体外に放出される。これはリソソームと相同なものであるとも考えられている。 文章: 食作用 死につつある細胞は、アポトーシスに続いて、エフェロサイトーシスと呼ばれるプロセスで、マクロファージによって周囲の組織に取り込まれる必要がある。アポトーシス細胞の特徴の一つは、カルレティキュリン、ホスファチジルセリン(細胞膜内層から)、アネキシンA1(英語版)、酸化LDL、変化した糖鎖など、さまざまな細胞内分子が細胞表面に提示されることである。これらの分子は、ホスファチジルセリン受容体のようなマクロファージの細胞表面にある受容体、またはトロンボスポンジン1(英語版)、GAS6(英語版)、MFGE8(英語版)のような可溶性(浮遊)受容体によって認識され、CD36(英語版)やαVβ3(英語版)インテグリンのようなマクロファージ上の他の受容体と結合する。アポトーシス細胞のクリアランスの障害は、通常、マクロファージの障害食作用と関連している。アポトーシス細胞の残骸が蓄積すると、しばしば自己免疫疾患を引き起こす。したがって、食作用を薬理学的に増強することは、ある種の自己免疫疾患の治療において医学的な可能性を秘めている。 文章: ビタミン しかし全ての後生動物はこの代謝経路を喪失しており、他の生物を捕食することによって摂取しなければならず、カロテノイドはビタミンである。 文章: 独立栄養生物 独立栄養生物(どくりつえいようせいぶつ、英:Autotroph、オートトロフ)は、炭素を含む単純な無機化合物(二酸化炭素、重炭酸塩など)のみを炭素源として、複雑な有機化合物(炭水化物、脂肪、タンパク質など)を生成して生育する生物群のことである。例えば、二酸化炭素を還元して、生合成経路を経て様々な有機化合物を作る生物群などである。 独立栄養生物(Autotroph)という用語は、ギリシャ語で栄養や食物を意味するτροφ (troph)をもとに、1892年にドイツの植物学者アルバートベルンハルトフランクによって作られた。 文章: ヒドロキシクロロキン 抗マラリア薬は一般に親油性弱塩基であり、マラリア原虫の原形質膜を容易に通過する。非イオン型塩基はリソソーム(酸性の細胞内小胞)に集積し、そこでプロトンを付加されて 外部に拡散できなくなり、最終的に培地の1,000倍の濃度に達する。そのため、リソソームのpHは4から6に上昇する。pHが変化するとリソソームの酸性プロテアーゼが不活性となり、蛋白質分解機能が低下する。リソソーム内のpHが高いと多くの免疫学的・非免疫学的細胞内プロセシング、糖鎖付加、蛋白質分泌が低下する。これらの変化が免疫細胞の走化性や食作用の低下、好中球のスーパーオキシド産生減少をもたらすと思われる。HCQは2価の弱塩基で、脂質膜を通過し、酸性の細胞質顆粒に優先的に濃縮される。マクロファージや他の抗原提示細胞内の小胞のpHが上昇すると、抗原ペプチド認識および/またはその後の過程での(あらゆる)自己抗原とクラスII MHC分子との結合、ならびに、細胞膜へのペプチド-MHC複合体の輸送が制限される。近年、HCQがTLR9ファミリー受容体の刺激を阻害するという新たな作用機序が報告された。TLRは自然免疫系を活性化して炎症を誘導する微生物生産物の細胞受容体である。 他のキノリン系抗マラリア薬と同様、HCQの作用は完全には解明されていない。一般的に受け入れられているものは、細胞毒性を有するヘムの凝集を促進する役割を持つヘモゾインの生体内結晶生成(英語版)の阻害であるとする説である。遊離ヘムが寄生虫の体内に蓄積し、死亡させるとされる。 文章: 飲作用 飲作用(いんさよう、英: Pinocytosis、ピノサイトーシス)とは、細胞が行うエンドサイトーシスの形式の一つであり、細胞外液に懸濁した小粒子が細胞膜の陥入(英語版)によって細胞内に持ち込まれ、その結果、細胞内の小さな小胞内で粒子が懸濁する。この飲小胞は、通常、初期エンドソームと融合し、粒子を加水分解する。 飲作用はさらに、マクロ飲作用、クラスリン媒介飲食作用、カベオリン媒介飲食作用、クラスリン・カベオリン非媒介エンドサイトーシスという経路に分類され、これらの経路は全て、小胞形成のメカニズムおよび生成される小胞のサイズが異なる。飲作用は、分子機構や取り込まれた分子の運命に応じて様々に分類される。飲作用は、本質的過程であると考えられる場合もあれば、受容体を介して高度に制御されている場合もある。 文章: 微生物蛋白質 微生物代謝の高い多様性のおかげで、独立栄養SCPはいくつかの異なる成長モード、栄養素のリサイクルの多様なオプション、および作物と比較して大幅に効率が向上する。 文章: 仮足 神経軸索や樹状突起の先端にある成長円錐からも、膜状仮足(または葉状仮足、ラメリポディア、lamellipodium)や糸状仮足が出て軸索伸長に関わっていると考えられている。ガン細胞の浸潤も膜状仮足の働きによることが知られている。また仮足によって固形物を包みこんで細胞内に取り入れる現象を食作用といい、様々な原生生物で見られるほか、多細胞生物でもマクロファージのような細胞が食作用を行う。 文章: 自己タンパク質 自己タンパク質(じこたんぱくしつ、英: self-protein)とは、着目する生物の中で、DNAレベルの転写と翻訳によって内因的に産生されるすべてのタンパク質を指す。これにはウイルス感染によって合成されたタンパク質は含まれないが、腸内の共生細菌によって合成されたタンパク質は含まれる場合がある。着目する生物の体内で作られていないにもかかわらず、それでも血流、皮膚の裂け目、または粘膜を通じて侵入したタンパク質は「非自己(non-self)」とみなされ、その後、免疫系の標的となり攻撃されることがある。自己タンパク質に対する耐性は、全身の健康にとって非常に重要である。身体が自己タンパク質を誤って「非自己」と認識すると、内在性タンパク質に対する免疫応答が起こり、自己免疫疾患の発症につながる可能性がある。 文章: 難消化性デキストリン 難消化性デキストリンは、天然では熟した果物などに含まれている水溶性食物繊維の一種であり、食後の血糖値の急激な上昇の抑制が報告されている。食品工業では、トウモロコシのデンプンの分解物から製造された難消化性デキストリンが流通している。従来は、消化されず役に立たない物とされてきたが、後に有用性が判ってきたため、食品工業的に生産されるようになった。ヒトの消化管は自力では難消化性デキストリンを消化できないものの、大腸内の腸内細菌が嫌気醗酵することによって、一部が酪酸やプロピオン酸のような短鎖脂肪酸に変換されて、エネルギー源として大腸から吸収される。エネルギーは1 (kcal/g)である。吸収される場所が大腸である分だけ、エネルギー源になるまでに時間がかかる。 文章: 生化学 生化学(せいかがく、英: biochemistry)または生物化学(英: biological chemistry)は、生体内および生物に関連する化学的プロセスを研究する学問である。化学と生物学の下位分野である生化学は、構造生物学、酵素学、代謝学の3つの分野に分けられる。20世紀の最後の数十年間で、生化学はこれらの分野を通じて、生命現象を説明することに成功した。生命科学のほとんどの分野は、生化学的な方法論と研究によって解明され、発展してきた。生化学は、生きた細胞中や細胞間で生体分子に起こる過程を生み出す化学的基盤を理解することに重点を置いており、それにより組織や器官、そして生物の構造と機能をより深く理解するのにつなげている。また生化学は、生物現象の分子機構を研究する分子生物学とも密接に関係する。 生化学は、タンパク質、核酸、炭水化物、脂質などの生体高分子の構造、結合、機能、そして相互作用に大きく関わっている。これらの分子は、細胞の構造を作り、生命機能の多くの役割を担っている。また、細胞の化学的性質は、小分子やイオンの反応にも依存しており、それには、水や金属イオンなどの無機物や、タンパク質合成のためのアミノ酸などの有機物が含まれる。細胞が、化学反応によって環境からエネルギーを取り出す機構は、代謝として知られている。生化学の主な応用分野は、医学、栄養学、そして農業である。医学では生化学者は病気の原因や治療法を、栄養学では健康と幸福を維持する方法や、栄養不足の影響を研究している。農業では土壌や肥料を研究し、作物の栽培、貯蔵、害虫制御の改善を目標としている。生化学は、プリオンなどの複雑な対象を理解する上でも重要である。 文章: テトロドトキシン 石川県名産の河豚の卵巣の糠漬けの毒素分解の仕組みは未だ不明である。フグ卵巣糠漬では、食用可能な状態にまで減毒している理由として、古くから塩漬・糠漬中に卵巣から毒が桶に拡散するためと説明されているものの、何がどのように作用するかの解明には至っていない。糠漬け1年後には総毒量が10分の1ほどに減少しており、東京海洋大学は微生物の関与を調査したが、微生物のフグ毒の毒力減少への関与は認められていない。フグ毒については未だ解明されていない部分が多いのが実情である。 いくつかの生物では、耐性の仕組みが解明されつつある。 ここに記載されている生物全てが常にTTXを蓄積している訳ではなく、生息域や季節で保有の有無や毒の量は変化する。 文章: 尾張部克志 動物の組織構築には、細胞の極性が必要で、細胞間および細胞・基質間の細胞接着装置にその仕組みがある。尾張部は、ヘミデスモソームの細胞接着に関与する細胞接着分子を生化学・細胞生物学・免疫学的に研究した。 1991年、ウシの角膜上皮細胞からヘミデスモソームの単離に成功し、天疱瘡抗原(pemphigoid antigen)、新しいタンパク質・HD1(hemidesmosome 1)を発見した。 その後、ヘミデスモソームの接着タンパク質を次々と解明し、細胞接着の仕組みを解明すると同時に、天疱瘡の診断と治療の基礎研究に大きく貢献した。