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イカダケイソウの滑走運動
山岡望海・園部誠司
はじめにそうとすることで，細胞が相対的に動くという滑走運動モデ

ケイソウとは光合成を行う微細藻類であり，珪酸質の被殻ルが現在最も支持されている (Edgar & Pickett-Heaps 1984,(frustule) をもつ。ケイソウには被殻が放射状の形をした中心

Wetherbee et al. 1998）。しかしこのモデルには多くの未解明目と，左右相称の形をした羽状目の２つのタイプがあり，そな部分が存在する。例えばアクチンと相互作用するとされるれぞれにおいて単細胞性の種と細胞群体を形成する種が存在

ミオシンは同定されておらず，またその構造や作用機序も明する。一部の羽状目ケイソウは，岩などに付着して滑走運動

らかではない。また細胞内のアクトミオシンが細胞外の粘液を行うことが知られている。滑走運動とは，鞭毛や繊毛に依物質に作用する仕組みや，運動の速度及び方向性を制御する存しない運動で，主に細菌や真核微生物に見られる。この運仕組みの詳細についても不明である。

動は，アメーバ運動のような細胞の変形を伴わない。見た目には地面の上を滑るように移動することから，滑走運動と呼イカダケイソウ (Bacillaria paxillifer O. F. Müller) は線形または披針形の被殻をもつ細胞が幾重にも連結して，名前のばれている。滑走運動を行う種々の生物において，異なる仕通り『筏』のような細胞群体を形成する羽状目ケイソウである。

組みで運動を行っていると考えられており，非常に興味深い

イカダケイソウが特徴的なのは，隣り合った細胞がお互いに現象である。

滑りあうことで細胞群体全体が伸縮し，まるで南京玉簾のよケイソウは，弁当箱の上蓋と下蓋のように珪酸質の被殻がうな機械的な動きをする点である。この運動は他の単細胞性かみ合わさり，細胞を包んでいる。走査型電子顕微鏡によるのケイソウの運動と異なり，地面ではなく隣接した細胞を土細胞全体の観察から，滑走運動を行うケイソウの被殻には縦台として動く点や細胞群体を構成する細胞で動きが同調して溝と呼ばれる細隙があることが分かっている。単細胞性のケいる点において非常に興味深い現象である。しかしこの滑走イソウにおいて，縦溝は被殻の長軸に対して平行に存在して運動の機構はよくわかっていない。本稿では，筆者らのこれいるが，中央部にある中心節という部位で区切られている。

までの研究で明らかになった，イカダケイソウの滑走運動の単細胞性のケイソウ Navicula cuspidata (Kützing) Kützingの細胞切片の観察において，粘液物質を内包する小胞が細分子機構について紹介する。本稿では特に，薬剤による滑走運動の阻害および電子顕微鏡を用いた細胞内観察，そして蛍胞膜近傍にあることと，粘液物質が縦溝を通って細胞外にま光染色による細胞外の粘液物質の動態観察が焦点となる。そで及ぶことから，粘液物質は小胞を介して細胞内から縦溝にしてこれらの結果をもとに，単細胞性のケイソウの滑走運動分泌されることが示唆されている (Edgar & Pickett-Heaps
1983)。またケイソウが滑走運動した後に粘液状の物質の軌察する。

跡が残ることから，地面への付着にこの粘液物質が関わって い ると 考 え ら れ て い る (Drum & Hopkins 1966, Harper& Harper 1967, Edgar & Pickett-Heaps 1982, Edgar 1983,
Edgar & Zavortink 1983, Webster et al. 1985)。単細胞性のケイソウ Amphora coffeaeformis (C. Agardh) Kützing において，Ca2+ の結合阻害剤 ( ルテニウムレッドなど ) が滑走運機構と比較することで，滑走運動の仕組みと意義について考

アクトミオシンの関与

イカダケイソウのアクチンを蛍光ファロイジン染色すると，上下の縦溝に沿ってそれぞれ 2 本のアクチン線維が並んでいた。この 2 本のアクチン線維は非常に近接していて，部分的に接着しているようにも見えた。そして末端部分では，殻帯動を阻害することがわかっているが，具体的な阻害機構は不片に沿って湾曲していた。細胞群体を横から観察すると 2 本明なままである (Cooksey & Cooksey 1980)。また単細胞性のアクチン線維が細胞の上下の殻に沿って並んでいるが，上のケイソウの Craspedostauros australis E. J. Cox において，阻害剤を用いた研究から，アクチンおよびミオシンが滑走運オシンの阻害剤により滑走運動が阻害された。以上の点はす動の駆動力へ関与していることが示唆されている。加えて，べて，単細胞性のケイソウと同様である。イカダケイソウの下のアクチン線維は繋がっていなかった。またアクチンとミ蛍光色素を用いた細胞内染色および透過型電子顕微鏡の細胞滑走運動におけるアクチンの重要性を確認するため，アクチ内観察から，2 本のアクチン繊維束が縦溝に沿って局在してン重合阻害剤（latrunculin B）で処理すると，滑走運動が直いることが明らかになっている (Poulsen et al. 1999）。
これらの結果から，アクチンと相互作用するモータータンした。阻害剤処理したイカダケイソウをアクチン染色しても，パク質であるミオシンと，アクチンとミオシンの複合体（アアクチンは観察されなかった。阻害剤を洗い流し，滑走運動ちに阻害された。また阻害剤を洗い流すと，滑走運動も回復

クトミオシン）における細胞内由来の駆動力を細胞外の粘液が回復した固体では，処理前と同様にアクチンが染色された。

物質に伝えるための細胞膜貫通タンパク質の存在が想定されミオシン阻害剤（BDM）でも同じように滑走運動を阻害したている。小胞から縦溝を通って分泌されることで地面に付着が，アクチン重合阻害剤に比べ遅効的であった。つまりイカした粘液物質を，細胞内のアクトミオシンの作用により動かダケイソウの滑走運動は，単細胞性のケイソウと同様に，ア106クトミオシン系の作用により駆動されていることがわかる。

ると考えられているのに対し，イカダケイソウは粘液物質を細胞内構造

イソウにおいて観察されたような粘液物質を内包した小胞は，イカダケイソウは単細胞性のケイソウと異なり，被殻上のイカダケイソウの細胞内観察では観察されなかった。このこ縦溝が中心節によって区切られていない。また被殻の内側にとからもイカダケイソウは，大量の粘液物質を随時生産しては縦溝をまたぐ形で，間板 (fibula）と呼ばれるアーチ状構造いるわけではないと考えられる。また単細胞性のケイソウと隣接する細胞間で保持し続けている点である。単細胞性のケが，いくつも細胞内部に向かってせり出していることがわかっは異なる蛍光標識レクチンによりイカダケイソウが染色されている (Jahn & Schmid 2007)。更に細胞群体の縦断面の電子たことから，イカダケイソウの粘液物質は，単細胞性のケイ顕微鏡観察から，細胞同士は珪酸質の殻の構造で連結していソウの粘液物質とは異なる成分から構成されていることがわるのではなく，細胞から分泌された電子密度の低い物質によっかった。ただし，この違いが滑走運動の機能的な違いにどのて連結していることがわかっている（Schmid 2007）。しかしようにして結びつくかは依然不明のままである。

イカダケイソウの詳細な細胞内構造は不明であった。

さらに，粘液物質の動く方向についても単細胞性のケイソ

筆者の電子顕微鏡観察により，これまで不明だったイカダウとイカダケイソウで異なる。単細胞性のケイソウでは，背側ケイソウ細胞内の構造を明らかにした。まずアクチン染色のと腹側で粘液物質の動く向きが同じであるとされるが（Drum結果と同様に，アクチン様線維束が縦溝に沿って並んでいた。

& Hopkins 1966, Edgar 1979），イカダケイソウでは粘液物細胞の横断面像からも，複数のアクチン様線維からなる束が質は背側と腹側で逆方向に動く。単細胞性のケイソウもイカ2 本ずつ上殻と下殻の縦溝に沿って細胞膜近傍に並んでいる

ダケイソウも滑走運動をするためにはアクトミオシンによることが明らかになった。また細胞内側にせり出したアーチ状

細胞外の粘液物質の駆動が共通しているが，実際の動きや粘構造物は細胞内を貫通していた。そしてアクチン様線維束は，液物質に注目すると，両者の滑走運動の仕組みには上述した

このアーチ状構造の下を通るように局在していた。つまりイような一定の違いが見受けられる。

カダケイソウのアクチン様線維束は縦溝近傍の細胞内に局在しており，アーチ状構造と細胞膜の間の空間に詰まっている。
イカダケイソウの細胞内の電子顕微鏡観察で新たに観察さ考察

単細胞性のケイソウは粘液物質を細胞外に押し出し続けるれたのが，アクチン様線維束近傍の細胞膜上に存在する，電ことにより，細胞長以上の距離を前進することができる。こ子密度の高い構造体である。縦断面像から，この構造体はアのためには粘液物質を動かすモータータンパク質が常に供給

クチン様線維束に沿って不連続に複数存在していることが示され続けるか，アクチン線維束の末端に到達したモータータ唆されている。この電子密度の高い構造体は，細胞内のアクンパク質が再利用される必要がある。再利用の仕組みとしてチン様線維束と粘液物質と思われる電子密度の低い構造体に可能性があるのは，極性の向きが異なるアクチン線維への乗それぞれ連結している。このことから電子密度の高い構造体り換えである。アクチン染色の結果が示すように、単細胞性は，アクチンと相互作用するモータータンパク質と発生したのケイソウの縦溝に沿って並んでいる 2 本のアクチン線維束力を細胞外に伝える膜貫通タンパク質の複合体かもしれない。

もしくは束を構成するアクチン線維における極性の向きが異

しかし，この構造体の機能は未知であり，今後の研究によるなっている場合，モータータンパク質の乗り換えにより再利解明が期待される。

用が可能になる。極性の向きが揃っている場合は，原形質流粘液物質動によるモータータンパク質の拡散や他のモータータンパク質の存在を考えなければならない。

単細胞性のケイソウにおいて，滑走運動のための粘液物

単細胞性のケイソウと異なり，イカダケイソウは隣接する質はプロテオグリカンもしくはグリコプロテインと考えられ細胞が伸びきると逆方向に進むため，細胞長以上の運動はでている。また蛍光抗体を用いた観察からも縦溝から分泌されきない。このことは単細胞性のケイソウよりイカダケイソウはた粘液物質と滑走面に付着している物質が同じであり，固定頻繁に方向転換を行うことを意味する。この運動は周期性をされた粘液物質を押し動かすことが運動の推進力になるとい持っており，群体内でも方向転換のタイミングが揃うことかうことが示されている（McConville et al. 1999, Lind et al.
1997）。しかし，いずれのケイソウにおいても運動中におけるら隣接する細胞同士が互いにタイミングを知らせるメカニズムがあるように見える。またイカダケイソウには細胞内に，高粘液物質の動態については報告されていない。特定の糖類に電子密度の構造体がある。この構造体は細胞内から細胞外に対して特異的に結合する蛍光標識レクチンを用いて，イカダアクチンの力を伝達するためのモータータンパク質と膜貫通ケイソウを染色すると，隣接した細胞間が染まる。このことはイカダケイソウの細胞群体を構成する細胞同士が，粘液物タンパク質を含むと考えられる (Yamaoka et al. 2016)。この場合，縦溝に沿った 2 本のアクチン線維束における極性の向質によって連結していることを示した電子顕微鏡観察と一致きが異なると，電子密度の高い構造体はアクチン様線維束のする（Schmid 2007）。興味深いのは，滑走運動の際に，単細近くに存在するのでモータータンパク質の乗り換えは比較的胞性のケイソウが粘液物質を絶えず分泌し細胞外に捨ててい容易である。2 つのアクチン線維束の極性が同じ向きであるな107

らば，電子密度の高い構造体には逆方向の運動を起こすために双方方向性のモータータンパク質もしくは 2 種類以上の一方向性のモータータンパク質を含んでいる可能性がある。いずれにせよアクチン線維束における極性の向きの解明が，ケイソウの滑走運動機構解明の重要なステップとなる。

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（兵庫県立大学大学院生命理学研究科）