ファロイジンについて詳しく解説

導入

ファロイジンは、ファロトキシンとして知られるテングタケ属のファロイデス ( A. phaloides ) から抽出される毒素の 1 つです。アクチンに結合して、その解重合を妨げ、細胞を毒します。アクチンと結合するこの特性により、アクチンを細胞イメージングに使用して細胞を視覚化することができます。

細胞への影響

ファロイジンの主なターゲットとなるF-アクチン

ファロイジンは、F-アクチンサブユニット間の界面に特異的に結合し、隣接するサブユニットを互いに固定します。この二環式ヘプタペプチドは、アクチンモノマーよりもフィラメントに結合しやすいため、フィラメントの端にあるアクチンサブユニットの解離速度定数が減少し、解重合を防止してフィラメントを安定化します。さらに、ファロイジンは F-アクチンの ATP 加水分解酵素活性を阻害します。このため、ファロイジンはアクチン モノマーを G-アクチンとは異なる立体構造に捕捉し、モノマー解離の速度定数を大幅に低下させることで F-アクチンの構造を安定化します。 ADP トラッピング。全体として、ファロイジンはアクチンと化学量論的に反応し、その重合を促進し、ポリマーを安定化させることがわかっています。

この毒素は細胞内の濃度に応じてさまざまな影響を及ぼします。低濃度で細胞質に導入されると、ファロイジンは、フィラメントだけでなく、低重合形態の細胞質アクチンをポリマー凝集体の安定した「島」に動員しますが、張力ケーブル、つまり、アクチンの厚い束には干渉しません。マイクロフィラメント。ウェーランドら。また、高濃度ではファロイジンが細胞収縮を誘導することにも注目しました。

ファロイジンの限界

ファロイジンは細胞膜を通過しにくいため、生きた細胞を使用する実験では効果が低くなります。さらに、ファロイジンで処理された細胞は、かなりの数の毒性効果を示し、頻繁に死滅します。最終的に、ファロイジンに曝露された細胞は、細胞膜に関連するより高いレベルのアクチンを示し、生細胞へのファロイジンの微量注入により、アクチンの分布と細胞の運動性が変化します。

イメージングでの使用

内皮細胞のアクチン フィラメントをマーキングする蛍光ファロイジン (赤色)。

ファロイジンの特性により、ファロイジンは、蛍光類似体と結合し、光学顕微鏡でアクチンフィラメントを標識するために使用することにより、細胞内のF-アクチンの分布を研究する際の興味深いツールとなります。ファロイジンの蛍光誘導体は、生細胞または固定細胞内のアクチンフィラメントの位置を特定したり、インビトロで個々のアクチンフィラメントを視覚化したりするのに非常に有用であることが示されています。

ファロイジンで標識されたマウス胎児線維芽細胞のアクチン フィラメント。

蛍光マーカーとして機能するエオシン結合ファロイジンを使用して、光学顕微鏡および電子顕微鏡下で F-アクチンを検出する高解像度技術が開発されました。光酸化蛍光として知られるこの方法では、蛍光分子を使用してジアミノベンジジン ( DAB ) の酸化を促進し、電子密度が高く光学顕微鏡で検出可能な反応生成物を生成します。飽和量の蛍光ファロイジンが使用される場合、観察される蛍光の量は、細胞内に存在するアクチンフィラメントの量の定量的尺度とみなすことができる。

したがって、ファロイジン微量注入と組み合わせた免疫蛍光顕微鏡法を使用して、ポリマー形成のさまざまな段階での細胞質アクチンの直接的または間接的な機能を評価できます（Wehland et al.、1977）。したがって、蛍光ファロイジンは、高解像度でのアクチンネットワークの研究における重要なツールとして使用できます。