ライス大学のBonnie Bartel教授を責任著者とするNature Communications 誌刊行論文にて、シロイヌナズナにおいて、ペルオキシソームの分裂・複製を調節するPEX11（ペルオキシソーム形成因子11）の５種類のアイソフォーム（a~e）の組み合わせをCRISPR/Cas9を利用してノックアウトする実験を経て、PEX11が種子から実生までの段階におけるペルオキシソームの成長制御に明確に関与していることが証明されたことが、紹介されています。
[詳細]
ペルオキシソームは、細胞内で多様な代謝を担う可塑性の高い細胞小器官であり、ほとんどの多細胞生物はペルオキシソームなしでは生存で来ません。ペルオキシソームのサイズ、形状、数を制御するPEX11は、シロイヌナズナの5種類を含む、多様な真核生物において複数のアイソフォームとしてコードされていますが、これらのアイソフォーム間の機能的な違いはほとんど解明されていませんでした。
シロイヌナズナのPEX11は、PEX11A-BとPEX11C-Eの２つのサブファミリーに分類されています。研究チームはこれらのサブファミリーの役割を解明するため、植物に最適化されたCRISPR-Cas9システムを用いて、2つまたは3つのガイドRNA（gRNA）を同時に発現させ、PEX11A-BまたはPEX11C-Eのヌル変異体をそれぞれ作製しました。その際に、ペルオキシソームの内腔および膜の可視化を可能にするため、C末端PTS1に融合したmRuby3（mRuby3-PTS1）とPEX26のC末端膜アンカーに融合したmNeonGreen（mNeonGreen-mPTSPEX26）を恒常的に発現するトランスジーンを持つシロイヌナズナを対象にしました。
シロイヌナズナの幼植物（種子が発芽してからも間もない段階の植物）は生細胞顕微鏡観察に適しており、酵母や哺乳類に比べて著しく大きなペルオキシソームを有しているため、光学顕微鏡を用いてペルオキシソームの微細構造を可視化することができます。さらに、定量的な生理学的アッセイによって、無傷の幼植物におけるペルオキシソーム機能を評価できます。このため、PEX11変異体において、内腔小胞を欠損した肥大化したペルオキシソーム、貯蔵脂肪の動員不全、そして幼植物の枯死を含む重篤な生理学的欠陥が生じることなどを捉えられ、シロイヌナズナにおいて、PEX11アイソフォームがペルオキシソーム分裂以外にも、それぞれ異なる、あるいは重複する膜形成機能を有していることが示唆されました。
２種類のサブファミリーの役割については、PEX11C/D/Eがペルオキシソーム内腔小胞の形成を促進し、発生過程全体を通してペルオキシソームのサイズを制限し、発芽中の実生における効率的な脂肪酸β酸化に必要であることが確認されました。PPEX11A/Bについては、EX11C/D/Eの広範な役割とは異なり、特に実生の脂質動員時にペルオキシソームの肥大化を抑制することが確認されました。
さらに、シロイヌナズナにおけるPEX11ファミリーの完全な欠損は、ペルオキシソームが豊富に存在するにもかかわらず、実生の致死性をもたらしますが、酵母のPex11を導入すると、ペルオキシソームが正常に戻ることも確認されました。植物と酵母は進化的に10億年以上の隔たりがあることから、これはPEX11が進化的に保存されているタンパク質であることが示唆されました。
[出典]
- "PEX11 mediates intralumenal vesicle formation in peroxisomes" Tharp NE, An C, Hwang J, Shad NS, Wright ZJ, Bartel B. Nat Commun. 2026-04-21. https://doi.org/10.1038/s41467-026-71873-3 [所属] Rice University, University of Texas Southwestern Medical Center, The University of Chicago
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