「エクソソームとトンネルナノチューブ」細胞間コミュニケーション
細胞間コミュニケーション
Non-Classical Intercellular Communications: Basic Mechanisms and Roles in Biology and Medicine
Int J Mol Sci. 2023 Mar 29;24(7):6455. doi: 10.3390/ijms24076455.
私たち多細胞生物では、細胞間コミュニケーションによる細胞間の相互作用が、生物の生存、恒常性の維持および環境に対する適切な応答の基礎となります。
細胞の分化や可塑性だけでなく、細胞の運命を決定する上で、細胞間コミュニケーションは特に重要となります。
長い間、細胞の特性と挙動は、分泌リガンドまたは膜結合リガンドと対応する受容体との相互作用、および細胞間の直接的な接着接触によって支配されると考えられてきました。
4 種類のコミュニケーション、すなわち内分泌、傍分泌、接触シグナル伝達、および神経伝達が広く受け入れられています。
内分泌シグナル伝達は、内分泌腺でシグナル伝達物質としてホルモンを産生し、血液の流れを利用して遠く離れた標的細胞へのホルモンの全身分布によって媒介されます。
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傍分泌（パラクリン）シグナル伝達は、ごく近傍の標的細胞にだけ効果を及ぼす細胞間シグナル伝達物質の局所作用によって媒介されます。
接触シグナル伝達では、細胞表面分子が隣接する細胞の受容体に結合します。
神経シグナル伝達は軸索に沿って遠くの標的細胞へ行われます。
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神経細胞のシナプスには電気シナプスと化学シナプスの２つのタイプが存在します。
電気シナプスは、ギャップ結合により細胞同士が結合されているシナプスであり、化学シナプスは細胞間の興奮の伝達が化学物質を介して行われるシナプスです。
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ここ 10 年間で新たに、細胞外小胞やさまざまな膜突起によって媒介される非古典的な細胞間コミュニケーションが盛んに研究されています。
細胞外小胞（EV）は、脂質膜のある微小ナノ粒子で、細胞から放出され細胞間のコミュニケーションに利用されています。
トンネル ナノチューブ （TNT）は、薄い膜状の橋の形成で長距離にわたって細胞を接続し、さまざまな細胞成分を細胞から細胞へと移動させています。
細胞外小胞 エクソソーム
細胞外小胞（EV）の分類基準には、サイズ、形態、密度、脂質組成、タンパク質組成、細胞内起源など、さまざまな生化学的および機能的特徴が含まれます。
EV の 2 つの主要なクラスは、エクソソームとマイクロベシクルが一般に認識されており、またアポトーシス細胞によって放出されるアポトーシス小体があります。
細胞は、エンドサイトーシス（endocytosis）というシステムで細胞外の物質を細胞内に取り込み、エンドソームという小胞を生成します。
生成されたエンドソームは、やがて細胞膜と融合すると、エンドソームから膜小胞を細胞外に放出します。
これがエクソソームと呼ばれる細胞外小胞です。
エクソソームは、脂質の二重膜で構成されており蛋白質や核酸が含まれています。
このエクソソームは、さらに他の細胞に取り込まれ、取り込んだ細胞にエクソソーム内部の蛋白質やRNAを伝えています。
エクソソームは、様々な生理活性物質の複合体であるという点において、これまでに報告されてきた他のコミュニケーション因子と違っています。
これまでコミュニケーションツールとして考えられていなかった、細胞内蛋白質や核酸分子などがエクソソームにより運搬されています。
エクソソームは、幹細胞、樹状細胞、B細胞および T 細胞、内皮細胞、心筋細胞、シュワン細胞、血小板、腫瘍細胞など、さまざまな細胞によって分泌され、免疫応答および細胞シグナル伝達経路の調節に重要な役割を果たしています。
トンネルナノチューブ（TNT）
Extracellular Vesicles, Tunneling Nanotubes, and Cellular Interplay: Synergies and Missing Links
Front Mol Biosci. 2017 Jul 18;4:50. doi: 10.3389/fmolb.2017.00050.
トンネルナノチューブ（TNT） は、細胞間に伸びるアクチンベースの一時的な細胞質伸長によるものです。
EV と同様に、TNT もサブタイプと不均一な形態構造を表します。
TNTは、直接的な細胞導管の形で、長距離の細胞間で迅速に通信する独特の方法を提供しています。
トンネルナノチューブ（TNT）は、ミトコンドリアやリソソーム・ゴルジ小胞などの細胞小器官を、細胞間の直接的な管状結合によって輸送することができます。
またウイルスやウイルスゲノム、細胞質Ca 2+および電気信号も輸送することができます。
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ミトコンドリア ナノトンネル
Mitochondrial Nanotunnels
Trends Cell Biol. 2017 Nov;27(11):787-799. doi: 10.1016/j.tcb.2017.08.009.
ミトコンドリアは、独自のゲノムを含む細胞小器官であり、細胞内シグナル伝達の重要なハブとなります。
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ミトコンドリアは、分化、幹細胞性、発がん性挙動などの複雑な細胞プロセスに影響を与え、最終的には老化や神経変性疾患にも影響を与えています。
ミトコンドリア ナノトンネルと呼ばれる管状突起が、ミトコンドリア間のコミュニケーションを可能にすることがわかっています。
ミトコンドリア間でマトリックスおよび膜タンパク質を輸送し、おそらくイオン、RNA、代謝産物などのより小さな分子も輸送していると考えられています。
まとめ
私たち多細胞生物では、細胞間コミュニケーションによる細胞間の相互作用が、生物の生存、恒常性の維持および環境に対する適切な応答の基礎となります。
古典的な細胞コミュニケーションとして、内分泌、傍分泌、接触シグナル伝達、および神経伝達が広く知られています。
細胞外小胞（EV）は、脂質膜のある微小ナノ粒子で、細胞から放出され細胞間のコミュニケーションに利用されています。
細胞外小胞として細胞から放出されるエクソソームは、脂質の二重膜で構成されており蛋白質や核酸が含まれています。
このエクソソームは、他の細胞に取り込まれ、取り込んだ細胞にエクソソーム内部の蛋白質やRNAを伝えています。
トンネルナノチューブ（TNT） は、細胞間に伸びるアクチンベースの一時的な細胞質伸長によるものです。
トンネル ナノチューブ は、長距離にわたって細胞を接続し、さまざまな細胞成分を細胞から細胞へと移動させます。
トンネルナノチューブは、ミトコンドリアやリソソーム・ゴルジ小胞などの細胞小器官を、細胞間の直接的な管状結合によって輸送することができます。
またウイルスやウイルスゲノム、細胞質Ca 2+および電気信号も輸送することができます。
