新たな細胞核の分裂様式とそのメカニズムを発見

高等動植物など多くの真核生物では、細胞核の分裂の際には、遺伝情報を格納している核を覆っている核膜が一過的に消失することによって、核内外の物質（タンパク質などの生体分子）が混ざり合い、その結果、分裂が進行します。一方、一部の単細胞生物（酵母など）は、核膜孔複合体（核膜孔において物質の出入りを制御する構造物）の一部分を消失させて、核膜は維持したままで核分裂を進行させることが知られています。しかし、いずれの方法も既に出来上がった構造を一度壊して、核分裂の後に再構築するというエネルギーコストの高い方法です。

今回、栄養が枯渇した状況下の分裂酵母が第2減数分裂を起こす際に、RanGAP1という因子が核内へ流入することで、核膜や核膜孔複合体は構造を保っているにもかかわらず、選択的物質輸送機能が停止して、核内外の物質があたかも核膜が消失したかのように移動し、混ざり合うことを発見しました。これは、未知の核分裂様式の発見であり、生命活動にとって核膜および核膜孔が持つ意味を考えるうえで、生命科学の既成概念に一石を投じるものです。

また、細胞が生存の危機に瀕したとき（栄養枯渇）に、エネルギーコストの大きな物理的構造変化に代えて、機能のみを制御するという省エネ型の生存方法を自律的に採用することを示しており、生命の柔軟な情報処理機構の一端を明らかにしたものです。これは、RanGAP1の局在を調節することによって、核の内側と外側という機能の空間的隔離を、低エネルギーで制御する可能性を示すものであり、分子通信技術への応用に役立つ知見となります。なお、この現象は東京大学山本正幸教授のグループにおいても独立に発見されており、Current Biology 2010年11月9日号において両グループの論文が同時掲載されます。

NICTは今回の発見をもとに、核内外の物質輸送メカニズムを解き明かし、核膜および核膜孔の生物学的意味を検討していきます。また、分子通信技術として、生物が持つ優れた特徴を取り入れた柔軟でロバストな情報通信システムへの応用につなげていきます。

生殖細胞の形成の際に行われる細胞分裂の形態。1度の染色体の複製で、2度の細胞分裂（第1減数分裂と第2減数分裂）を行い、染色体数が半分の生殖細胞を形成する（受精すると元の染色体数に回復する）。

多くの生物は、2度の細胞分裂の度に核膜の消失と再形成を繰り返すが、一部の生物は第2減数分裂時には核膜を消失させずに分裂を進行させることが確認されている。

細胞膜で囲まれた部分のうち、核を除く領域（補足資料概略図の黄色部分）のことを指す。真核生物（細胞内に核を持つ生物）の細胞質には細胞質基質や細胞小器官（ミトコンドリア、リボソームなど）があり、機能素子としてのタンパク質合成の場となっている。

遺伝情報であるDNAの保存、複製など、遺伝機能発現の場となっている。タンパク質などの情報を伝える分子が、核膜孔を通って細胞質から核に運ばれてくると、DNAに書き込まれた遺伝情報はRNAに転写され、mRNA（細胞中でタンパク質合成部位であるリボソームにDNAの情報を伝える役割をするリボ核酸）によって、再び核膜孔を通って細胞質に運び出され、タンパク質が作られる。

核膜に空く穴で、細胞質と核内の物質移動は核膜孔を介して行われる。核膜孔には巨大なタンパク質複合体である核膜孔複合体が存在し、特定の物質のみを選択的に通過させる機能（選択的物質輸送機能）を持つ。

タンパク質、核酸など高分子化合物で生物の主要構成単位。

情報通信の媒体としてナノスケールの化学物質（タンパク質やDNAなどの生体分子）を用いる通信方式。分子通信は、生体親和性や水環境での使用などといった優れた特性を有しているため、光などの電磁波を媒体にした既存の技術を補完する、新しい情報通信技術の開発が期待されている。

Ran GTPase activating protein 1の略。タンパク質のひとつ。GTP結合型のRan (タンパク質)を、そこに結合しているGTPをGDPに加水分解することによって活性化する働きがある。