麹菌は“多細胞”であり、その菌糸は多くの細長い細胞が連なってできています。これを仕切る隔壁には隔壁孔という小さな穴があいており、これを通じて隣り合う細胞は連絡しています（図１）。動物のギャップ結合や植物の原形質連絡のような、多細胞生物が恒常性を維持するための重要な細胞システムの一つであると考えられます。

図１

 

この隔壁孔を介した細胞間連絡はリスクをはらんでおり、ある細胞が損傷すると、隔壁孔を介してつながっている隣の細胞が巻き添えに遭う可能性があります。私たちは以前、麹菌を寒天培地に生育させ、コロニーに水をかけて低浸透圧ショックを与える実験を行い、菌糸先端から細胞内容物が噴き出して溶菌することを偶然発見しました（図２＋動画１）。

図２ 動画１：低浸透圧ショックによる麹菌の溶菌（こちらをクリック）

 

ところが、溶菌した先端細胞に隣接する２番目の細胞には溶菌は伝播せず、生き残りました。隣の細胞が巻き添えに遭うリスクを防ぐのが、Woronin bodyと呼ばれる糸状菌特異的なオルガネラです。Woronin bodyは隔壁の近傍に観察され、菌糸が損傷したときに隔壁孔をふさぐことで溶菌の伝播を防ぐ役割をもちます（図３）。私たちは、低浸透圧ショックによって麹菌が溶菌する性質を利用し、Woronin bodyが隔壁孔をふさぐことを、蛍光タンパク質を用いて初めて証明しました（動画２）。

図３ 動画２：隔壁孔をふさぐWoronin body（こちらをクリック）

 

さらに、私たちはオランダのグループとの共同研究により、Woronin bodyが通常の生育条件でも隔壁孔をふさぐ現象を見いだしました。これは、溶菌時にのみ隔壁孔をふさぐという従来の定説を覆す発見でした。また、Woronin bodyを隔壁につなぎとめる巨大なタンパク質AoLAHの、天然変性領域におけるバネのような働きを明らかにしました（図４）。

図４

 

続いて私たちは、Woronin bodyがペルオキシソームという真核生物に普遍的に存在するオルガネラから分化して形成することを明らかにしました（図４）。この解析のなかで、麹菌のペルオキシソーム機能欠損株が、最少培地で生育できないことに気付き、偶然、ビタミンの一種であるビオチンの添加により、生育が回復することを突き止めました。一連の実験により、ペルオキシソームがビオチンの生合成に関与することを、世界で初めて発見することになりました（図５）。さらに、植物でも本発見を支持するデータを得て、ビオチンを生合成する真核生物に普遍的な現象を明らかにしました。

図５

 

最近はWoronin body以外に、様々なストレスに応答して隔壁孔に蓄積するタンパク質、隔壁孔を囲う局在を示すシグナル分子など、隔壁孔における多細胞の恒常性維持に様々な因子が関与することを見いだしつつあります。私たちは麹菌をモデルとして、未だに多くが明らかになっていない、糸状菌の多細胞生物としての分子制御の総合的な解明に挑んでいます。

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