理 の 先 端を いく Ⅰ

細 胞 分 裂 装 置スピンドルの研究フロンティア
五 島 剛 太 生 命 理 学専攻教授
スピンドルに魅せられる

スピンドル研究、「 次の一手 」は？

構成因子を同定する細胞分裂は生命現象の最も根本的なプロセスの 1 つであり、約 130 年前の発見以来、多くの細胞生物学者を魅了してきた。細胞の染色体
中心体

微小管
図1

分裂異常と癌化の因果関係も古くから示唆

分裂期スピンドル像

動物細胞の分裂期中期スピンドル像。ショウジョウバエ細胞の染色体 DNA（ 青 ）、微小管（ 緑 ）、中心体（ 赤 ）を染色し、蛍光顕微鏡で撮影した。スピンドル中央に整列した染色体 D N Aは、微小管繊維によって中心体とつながっている。
この後、分裂後期に入ると、染色体の分離、スピンドルの伸長が起こり、遺伝情報 D N A が 2 つの細胞へと均等に分配される。写真は大学院生の李文静による。

されており、その解明は、我々人間の疾患の理解の観点からも重要だと考えられている。
細 胞 分 裂を司る「 装 置 」とよばれるのが「 スピンドル（ 紡錘体 ）」という複雑な構造体である（ 図 1 ）。スピンドルは微小な管状繊維

そこで、100 年以上にわたるスピンドル研究細胞内で起こっている現象は、細胞外でも内で再構成できていない。したがって、主ににおける最重要テーマの1 つ（と私が考えた再 現できてはじめてそのメカニズムが理 解細胞観察を通じて立てられてきたスピンドルもの ）に取りかかることにした。動物細胞のされたこととなる。したがって、我々もオーグ形成の理論の多くは、実際には真偽が確かスピンドルをつくるのに必 要なタンパク質をミンによる微小管増幅の様子を試験管内でめられていないことになる。我々は今後、スピ片っ端から同定しようというものである。戦略再現することをめざしている。すなわち、オーンドル内で起こっているさまざまな事象の試験は単純で、ショウジョウバエの培養細胞をグミン複合体と微小管を試験管内で混ぜると管内再構成をめざして研究を展開したい。

用いて全ゲノムRNAiスクリーニング（ハエが本当に微小管の枝分かれ構造がつくり出さでは、再構成が成功すればいよいよ教科もつ約 1 万 5000の遺伝子の機能を逐一阻害れるのか、検 証したいと思っている。実は、書は完成し、スピンドル研究は終わるのか。

する手法 ）を行い、スピンドルのかたちが異常

微小管増幅だけに留まらず、スピンドル内で私は研究室の学生に、「そんなはずはないぞ。

（ 微小管 ）を中心とする数多くのタンパク質にな問題はもう解かれているから先はないよ」とを考えた。でも見てみろ、今のスピンドル研究になるものを探すことにした。それまでにも、起きていると思われている現 象の大 半は、おれも数年前にそう思ったこともあったけど、よって構成され、1つの細胞を2つに分裂させ、思われる方もいらっしゃるだろう。実は私もは当時よりずっと面白いじゃないか 」。このより単純な生物種を用いて、種を超えて保存構成因子が同定されていながら、まだ試験管そのときにあの先生がな… 」と語っている。

染色体 D N Aを分配する際に必須の役割を学位取得後、数年前にそういう懸念を抱いたアドバイス、即座に聞き入れた。
「 偉い人のされたスピンドル構成因子は相当数同定され果たす。我々の研究室は、どうやって精巧なことがある。そのとき、この分野で長年活躍をいうことは、ともあれ黙って聞くもんですよ」とていたこともあり、果たして我々が新規の遺伝スピンドル構造がつくり出されるのかに関心をされているアメリカの先生がアドバイスをくだいう大学院時代の恩師の至言もあったから子を見 つけられるのかどうかは不 安 だった

もっている。しかしこのテーマ、中学でも基礎さった。
「 剛太、心配するな。研究を続けろ。

である。よし、スピンドル研究で飯を食っていが、共 同 研 究 者に恵まれたおかげもあり、的な知識として習うぐらいであるから、「 重要俺もおまえくらいの年だった30 年前、同じことこう（ 研究を続けよう）と決めた。

10 以上も見つけることができた。

図2 オーグミンによる微小管生成

分 裂 中の細 胞

染色体

オーグミン複合体とスピンドル微小管の増幅
その中で今最も注目しているのが、「オー中心体に依存しない微小管中心体グミン」と命名したスピンドル微小管増幅に細胞の中央付近で微小管（ 緑 ）が中心体に依存せず生まれている様子。微小管は、チューブリンという球状のタンパク質が重合してできる繊維である。この細胞は、分裂後期にいったん微小管繊維を脱重合させたのちに再形成させて撮影した。
中心体から離れた位置で微小管が生成されている様子がわかる。オーグミン複合体を欠失した細胞に対して同様の処理を行うと、このような微小管はほとんど生まれない。すな
わち、この像で見られる微小管の大半は、オーグミン依存的に生み出されたことになる。なお、微小管重合の核となる因子を赤色で染色しており、中心体以外に、生成された微小管上にも存在が認められる。オーグミンは、この重合核形成因子を微 小 管 上 に集 積 させる働きを担 うと考 えている。
（図 はJournal of Cell Biology 誌 2010 年 10月号表紙を改変 ）関わるタンパク質複合体である。
大半のスピンドル微小管は「 中心体 」というスピンドル極従来のモデル新モデル
中心体に存 在する構 造 体から生み出されるというのがこれまでの定説だったが、どうやらそうでなく、多くのスピンドル微小管はスピンドル内部でオーグミンに依存してつくり出されることが明らかになった（ 図 2 ）。つまり、地球儀の極オーグミン複合体
微小管架橋因子（ 中心体 ）から派生する経線よりは、線香花火の火花の枝分かれする軌跡のイメージに近 いのではないかと我 々は考 えている。
「 すでにわかりきっていること」だったはずの、教科書に出てくるスピンドル像は、将来、書き換えが必要かもしれなくなった（ 図 3 ）。

Gohta Goshima
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理 の 先 端 をいく Ⅰ

1974 年生まれ。1997 年京都大学理学部卒業。2002 年京都大学大学院理学研究科修了。2002 年カリフォルニア大学サンフランシスコ校（ UCSF ）ポスドク。2007 年名古屋大学高等研究院特任准教授。2010 年 4月より現職。

機能調節学講座
細胞内ダイナミクスグループウェブページ

図3 スピンドル微小管生成の新モデル
左は教科書でおなじみのスピンドルの模式図。長い微小管繊維が中心体と染色体をつないでいる。右は、オーグミン（ 黄 ）によってスピンドル内部で生み出された短い微小管が架橋され（ 青 ）、全体として安定な構造をとるという最新のモデル。この両モデルの違いを際立たせるには、それぞれ中心体を取り除いてみると良い。左の図では、中心体が微小管の大半を生み出しているため、中心体の除去は微小管の消失を引き起こすはず。一方、右の図では、スピンドル構造はおおむね維持されるはず。実際に行われた中心体消失実験は、後者を支持した。では、右の図が正しいとして、中心体とオーグミンを同時に除去するとどうなるか。これは私が 4 年前に行った実験であるが、大半の微小管が消失し、スピンドルは崩壊する。オーグミンは、中心体と同等に重要だったわけである。
（左図は平成21年センター試験問題を改変。
右図はGoshima and Kimura, 2010, Current Opinion in Cell Biology, 22, 44-49を改変）

http: //bunshi4.bio.nagoya-u.ac.jp/% 7etenure2/goshima.html
No.20 spring _ summer 201113