凝縮物と呼ばれる液滴状の構造が細胞膜に衝突すると、その相互作用により接触点での細胞膜の電気的特性が変化する可能性があります。この画像は、電荷が変化すると膜の色が変わるように染色された巨大単層小胞と呼ばれる細胞モデル (下のオブジェクト) に凝縮物が衝突している様子を示しています。クレジット: スクリップスリサーチ
神経インパルスから心拍、細胞内外の分子の動きに至るまで、多くの生物学的プロセスは電気によって制御されています。
研究チームは、帯電した凝縮物が細胞膜に衝突すると、接触点で細胞膜の電圧が変化し、膜を横切って流れる電荷の量に影響を与えることを示した。
発見は雑誌に掲載されました 小さいは、私たちの細胞がどのように機能するかについての新しい基本的な特徴を強調しており、いつか科学者が特定の病気を治療するのに役立つ可能性があります。
凝縮液が細胞内でどのように機能するか
「これは、生物学と健康における電気制御に重大な影響を与える、生体電気におけるまったく新しいパラダイムを表しています」と、新しい論文の上級著者でスクリップス研究所教授のアショク・デニズ氏は言う。
凝縮物は細胞小器官 (特定の機能を実行する細胞内の構造) ですが、核やミトコンドリアなどのよく知られた細胞小器官とは異なり、膜内に囲まれていません。その代わりに、凝縮物は分子力と電気力の組み合わせによって保持されます。それらは、ニューロンのシナプスなど、細胞の外側でも発生します。
凝縮物は、細胞の区画化、タンパク質の集合、細胞内および細胞間のシグナル伝達など、多くの重要な生物学的プロセスに関与しています。以前の研究では、凝縮物がその表面に電荷を持っていることも示していますが、その電気的特性が細胞機能にどのように関連しているかについてはほとんど知られていません。
生物学的影響と将来の方向性。局所的に誘導された膜電位による、凝縮物 (緑) による電位依存性イオン チャネル (青) の仮想的な活性化の図。クレジット： 小さい (2025年)。 DOI: 10.1002/smll.202509591
凝縮水の電気的影響を調査する
「凝縮物は、小さな電池のような、セル内の帯電した液滴と考えることができます」と、筆頭著者のアンソニー・グルニアン博士は言う。デニズ氏とスクリップス研究准教授で共著者のケレン・ラスカー氏が共同でアドバイスする候補者。
「凝縮物は帯電していることが多いため、凝縮物が細胞膜を横切って電圧変化を引き起こすことができるかどうかをテストしたいと思いました。」
多くの細胞プロセスは細胞膜電圧の変化によって制御されているため、凝縮物が細胞膜の電気的特性を変化させる可能性がある場合、大きな影響を与える可能性があります。たとえば、イオンチャネル（細胞膜を介して分子を迅速に輸送するタンパク質）は、細胞膜電圧の変化によって活性化されます。
神経系では、荷電分子のこの急速な一方向輸送が、神経間の電気信号の伝播を促進します。
実験的アプローチと結果
凝縮物が細胞膜電圧を変化させることができるかどうかをテストするために、研究者らは巨大単層小胞（GUV）と呼ばれる細胞モデルを使用しました。電圧の変化を視覚化できるようにするために、電荷の変化に応じて色が変化する色素で GUV 膜を染色しました。次に、実験室で製造した凝縮液と同じ容器に GUV を入れ、その相互作用を顕微鏡で撮影しました。
彼らは、凝縮液と GUV が衝突すると、その接触点で GUV 膜の電荷に局所的な変化が生じることを示しました。
「細胞膜電圧は伝統的に、より大きなスケールの特性の観点から考慮されてきたため、これは興味深い点であり、新しい点の 1 つです」とデニズ氏は言います。 「膜電位の局所的な変化は、例えば、電位によって調節されるイオンチャネルや他の膜タンパク質の機能など、重要な生物学的影響を与える可能性があります。」
「場合によっては、誘導される電圧の大きさがかなり大きくなり、神経インパルスの電圧変化と同じ規模になります」とグルニアン氏は言う。
今後の方向性と影響
研究者らは、凝縮物がこうした電気的変化を引き起こす正確なメカニズムを理解し、この現象が細胞機能に及ぼす影響を調査するには、さらなる試験が必要であると述べている。
「凝縮物がこれらの電圧を局所的に誘導する可能性があることがわかったので、次のステップは、この新しい物理学が細胞や生物にとって機能的に重要であるかどうかをテストすることです」とデニズ氏は言います。
「機能的な結果が見られれば、細胞生物学について新しいことが分かるだけでなく、将来科学者が治療法を設計するのにも役立つかもしれません。」
詳細情報:
Anthony Gurunian et al、生体分子凝縮物は局所膜電位を誘発することができる、 小さい (2025年)。 DOI: 10.1002/smll.202509591
引用: システムへの衝撃: 生物物理学者が細胞内の新しい電気伝達を発見 (2025 年 12 月 19 日)、2025 年 12 月 19 日に取得
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#生物物理学者が細胞内の新たな電気伝達を発見