藻類が作り出す代謝物の局在・移動を単一細胞内で初めて確認

生命をつかさどる動植物の多くは、1つ1つのさまざまな細胞から構成されています。そのため、生命現象の謎や機能を知るには、1つ1つの細胞内の核やミトコンドリア、葉緑体といった小器官に着目し、代謝物の局在や移動の動向を正確にキャッチする必要があります。しかし、これまでの植物の研究では、蛍光タンパク質の解析などによる代謝物合成酵素の動向把握までが限界で、代謝物そのものの局在・移動は明らかになっていませんでした。

植物科学研究センターメタボローム機能研究グループらは、20センチメートル以上にもなる巨大な単一細胞で、藻類の一種である「オーストラリアシャジクモ」の節間細胞を解析し、アミノ酸や有機物、糖リン酸などの代謝物の局在・移動の様子を初めて確認することに成功しました。具体的には、円筒状の節間細胞の両端を切断して傾ける、という極めて簡単な手法によって、細胞の小器官である液胞内液だけを分離し、キャピラリー電気泳動質量分析装置でメタボローム解析を行いました。その結果、125種類の代謝物を検出・同定するとともに、液胞内液とそれ以外の部分（サイトプラズム）に局在する濃度の測定に成功しました。さらに、光や温度の条件を変えると、オーストラリアシャジクモは液胞とサイトプラズム内で各代謝物の濃度を複雑に変動させること、安定同位体を導入した代謝物（プロリン）の観察では、液胞に注射したプロリンがサイトプラズムへ移動することも確認しました。

こうした単一細胞内の観測で得られる知見を活用すると、植物の有用物質の生産向上につながると期待できます。