マクロピノソーム

マクロピノソーム（macropinosome）は、細胞が外部環境から大きな液体塊やそれに溶解している物質を非特異的に細胞内に取り込むプロセスである「マクロピノサイトーシス（マクロ飲作用）」の結果として細胞内に生じる膜に囲まれた小胞状構造体です。これは、食作用（ファゴサイトーシス）のように特定の大きな粒子を積極的に取り込む機能とは異なり、細胞膜が大きく波打つように変化し、広範な細胞外の領域を囲い込んで小胞として細胞質内に取り込むメカニズムによって形成されます。

機能

マクロピノソームの主要な役割は、細胞外液に存在する様々な溶質、例えば栄養素や成長因子などを細胞内に効率的に取り込むことにあります。形成されたマクロピノソームは、細胞内部で一連の成熟過程をたどります。この成熟は段階的に進行し、特定の分子の発現や結合が変化することで特徴づけられます。特に、後期の成熟過程ではRab7と呼ばれる低分子量GTPaseの発現が増加することが知られています。最終的に、成熟したマクロピノソームは、細胞内の分解を担う主要な細胞小器官であるリソソームと融合します。この融合によって、マクロピノソーム内に取り込まれた細胞外物質は、リソソームが持つ多様な加水分解酵素によって分解され、細胞が必要とする物質として利用されたり、あるいは不要なものとして処理されたりします。この一連のプロセスは、細胞の栄養摂取やシグナル伝達、あるいは細胞外環境のモニタリングに不可欠な機能と言えます。

形成と制御

マクロピノソームの形成は、細胞膜や細胞骨格のダイナミックな再編成を伴い、複数の細胞内シグナル伝達経路によって厳密に制御されています。研究により、細胞膜の構成成分であるイノシトールリン脂質の代謝に関わる酵素が重要な役割を果たすことが明らかになっています。例えば、PI3K（ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ）やイノシトールリン脂質ホスホリパーゼCといった酵素の活性化は、線維芽細胞など特定の細胞種においてマクロピノソーム形成に必要不可欠であることが示されています。これらの酵素は、特定のイノシトールリン脂質を生成または分解することで、細胞膜の湾曲を誘導したり、アクチン細胞骨格の再構築を促進したりして、マクロピノソームの形成を駆動します。さらに、SNXファミリー（Sorting Nexinファミリー）に属するタンパク質も、マクロピノソーム形成における膜のソーティングや小胞輸送に関与することが報告されています。一方で、形成されたマクロピノソームから細胞質への内容物の逆流、すなわち細胞外への物質の放出に関しても制御機構が存在し、例えばサイクリックAMP（cAMP）がこの逆流を促進する働きを持つことが示唆されています。

病原体の利用

マクロピノサイトーシスは非特異的な取り込み機構であるため、本来は細胞にとって有益な物質を取り込むためのシステムですが、その性質を逆手に取り、多くの病原体が細胞への侵入経路として利用しています。致死性の高いウイルス感染症であるエボラ出血熱の原因ウイルス、エボラウイルスは、標的細胞表面に結合した後、細胞のマクロピノサイトーシスを強力に誘導し、ウイルス粒子をマクロピノソーム内に取り込ませることで細胞に侵入することが知られています。また、腸管出血性大腸菌が産生する病原因子である志賀毒素も、マクロピノサイトーシスを介して細胞内に取り込まれ、消化器系の深刻な合併症を引き起こすことが明らかになっています。その他にも、ヒトヘルペスウイルス8型（カポジ肉腫関連ヘルペスウイルス）や、細菌性食中毒の原因となるサルモネラ菌なども、宿主細胞への侵入にマクロピノソームを利用する病原体として報告されています。これらの病原体は、細胞本来の機能を巧みに悪用することで、自らの生存と増殖のための足がかりを得ています。したがって、マクロピノソームは細胞の生理機能に不可欠であると同時に、感染症のメカニズムを理解する上でも重要な標的となっています。

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