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荒川 和夫
アイソトープ・放射線利用フォーラム講演論文集, 5 Pages, 2003/00
イオンビームの物質照射で二次的に放出される特性X線のスペクトルは、その物質元素特有の電子構造を反映するので、これを利用して物質に含まれる微量元素を分析することができる。この分析方法はPIXE(Particle Induced X-ray Emission)と呼ばれている。原研では、1個の生物細胞内の微量元素分布を1
mの空間分解能で大気中で測定できる技術を開発した。この技術を用い、牛の血管内皮細胞内の元素の2次元分布を測定するとともに、放射線照射したヒト白血病細胞のアポトーシス過程における鉄元素の集積の様子,ヒト食道癌細胞に抗癌剤が集積する様子などを画像として捉えることに成功した。また、大気環境問題を解明するためにエアロゾルの個別粒子の元素分布とその濃度を定量する技術を開発した。
川合 真紀; 小林 泰彦; 平田 愛子*; 大野 豊; 渡辺 宏; 内宮 博文
Plant Biotechnology, 17(4), p.305 - 308, 2000/12
細胞が自ら死ぬ能力(プログラム細胞死)は多細胞生物が有する基本的な生命活動の一つである。植物においてもプログラムされた細胞死は形態形成、耐病性、環境ストレス抵抗性の獲得等に重要な役割を担っているが、詳細は知られていない。植物における研究の立ち遅れの原因としては、細胞死誘導システムの確立が未完成な点があげられる。本研究では、イオンビームが植物細胞に壊死(ネクローシス)とは異なった細胞死を誘引することを見いだし、これが動物のアポトーシスと類似であることを明らかにした。実験では滅菌したトウモロコシ種子を寒天培地上に播種し、3日目に20Ne8+(350MeV)を照射した。アポトーシスのマーカーとされる核DNAの断片化を検出するため、照射2日目の植物の根から全DNAを抽出した。すると、非照射サンプルから抽出したDNAは高分子量体として検出されるが、照射体では約180塩基対を単位とする梯子状の泳動像が得られた。また、電子顕微鏡を用いた観察により、照射細胞では著しいクロマチン凝縮に加え、細胞質構造の崩壊、細胞の収縮などのアポトーシスの指標とされる形態変化が観察された。本研究によって開発された細胞死誘発システムを利用することにより、植物のアポトーシスの機構解明が大きく前進することが期待できる。
川合 真紀; Pan, L.*; Reed, J. C.*; 内宮 博文
FEBS Letters, 464(3), p.143 - 147, 1999/12
被引用回数：125 パーセンタイル：93.25(Biochemistry & Molecular Biology)Bax Inhibitor-1 (BI-1)遺伝子はYeastにおけるBax誘導性の細胞死を抑制する新規因子としてXu and Reed(1998)によって動物で報告された。植物の細胞死メカニズムを解析する足がかりとして、われわれは植物のBI-1遺伝子をアラビドプシス(AtBI-1)及びイネ(OsBI-1)より単離した。植物BI-1遺伝子は動物と同様、6または7つの膜貫通領域を有する膜タンパク質であり、アミノ酸レベルで動物遺伝子とは約42%、イネ、アラビドプシス間では約70%の相同性を示した。植物BI-1遺伝子の機能を調べるため、ガラクトース誘導性のBax遺伝子を有する酵母(QX95001)にアラビドプシスBI-1遺伝子を導入し、Bax誘導性細胞死の抑制効果を調べた。その結果、ガラクトース培地上で、発現ベクターのみ(コントロール)を持つ株は増殖できなかったが、BI-1遺伝子を有する株は増殖が可能であった。すなわち、植物BI-1遺伝子は動物と同様、酵母におけるBax誘導性細胞死を抑制する活性を有することが確認された。
川合 真紀; 小林 泰彦; 大野 豊; 渡辺 宏; 内宮 博文
JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, P. 56, 1999/10
細胞が自ら死ぬ能力(プログラム細胞死)は多細胞生物が有する基本的な生命活動の一つである。中でもアポトーシスと称される細胞死現象は、近年、特に注目され盛んに研究が行われている。放射線によって引き起こされるDNAの損傷に対して、細胞は自己修復機構を活性化させるが、修復不可能な傷に対しては自殺機構を起動する。これらは厳密に制御されたシグナル伝達系を介しており、障害による受動的な死とは区別される。植物においてもプログラムされた細胞死は形態形成等に重要な役割を担っているが、詳細は知られていない。今回、われわれはイオンビームを植物細胞に照射することによって、動物のアポトーシスと類似の形態的変化を伴う細胞死が誘引されることを見いだした。人為的に細胞死を誘発するシステムを確立することによって、植物のアポトーシスの機構解明への大きな足がかりになると考えられる。
加道 雅孝; 岸本 牧; 刀祢 重信*; 保 智己*; 安田 恵子*; 青山 雅人*; 篠原 邦夫*
no journal, ,
高輝度レーザープラズマ軟X線源を光源とした軟X線顕微鏡(レーザープラズマ軟X線顕微鏡)は生きている生物試料を100nm以下の空間分解能で瞬時に撮像することができる。これまで、レーザープラズマ軟X線顕微鏡を用いてマウスの精巣ライディッヒ細胞の細胞内小器官の構造や免疫細胞の機能発現に伴う構造変化など、様々な細胞の内部構造を生きたまま観察することに成功してきた。我々は、開発したレーザープラズマ軟X線顕微鏡を重要な生命現象の一つであるアポトーシスを起こした細胞核の構造変化の観察に応用した。その結果、細胞核の構造変化の過程で、リング状の構造に亀裂が入り、ネックレス状に変化している様子が詳細に確認できた。また、これまでの研究では細胞核内部は論及されてこなかったが、軟X線顕微鏡による観察では内部に構造を確認できた。
