<氷を制御するタンパク質>が乾燥から細胞を守ることを発見 -線虫を用いて、生体保存技術への応用につながる新たな細胞保護機能を解明-

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2026-06-02 茨城大学

茨城大学を中心とする研究グループは、氷の成長や再結晶化を制御する「氷晶結合タンパク質(IBP)」が、凍結環境だけでなく乾燥ストレスからも細胞を保護することを、モデル生物の線虫 Caenorhabditis elegans を用いて明らかにした。研究では、高活性の菌類由来氷晶結合タンパク質TisIBP8を筋細胞で発現する線虫を作製し、乾燥後の生存率や細胞損傷を評価した。その結果、TisIBP8発現線虫は野生型より高い生存率を示し、筋細胞核の保持率も高かった。さらに、大型放射光施設SPring-8での赤外顕微分光解析により、乾燥による細胞膜脂質構造の乱れが抑制されていることが確認された。これらの結果から、TisIBP8は細胞膜を安定化することで脱水による細胞損傷を軽減すると考えられる。本研究は、氷晶結合タンパク質の役割が従来知られていた凍結保護にとどまらず、乾燥・脱水ストレス耐性にも及ぶことを示した初めての成果であり、細胞や組織、臓器などの保存技術の高度化への応用が期待される。

<氷を制御するタンパク質>が乾燥から細胞を守ることを発見 -線虫を用いて、生体保存技術への応用につながる新たな細胞保護機能を解明-
TisIBP8 による乾燥ストレス保護作用の模式図。高活性氷晶結合タンパク質 TisIBP8 を発現する線虫では、乾燥ストレス後の生存率が向上し、筋細胞の損傷や細胞膜構造の乱れが抑えられていることがわかった(WTは野生型線虫)。このことから、TisIBP8 は細胞膜を安定化することで、乾燥による細胞ダメージを軽減する可能性が示された。

<関連情報>

過剰に活性化した氷結合タンパク質は、線虫Caenorhabditis elegansの細胞膜を安定化させ、脱水ストレスに対する耐性を向上させる Hyperactive ice-binding proteins stabilize cell membranes and improve resistance to dehydration stress in Caenorhabditis elegans

Daiki Shimose, Kotaro Ozaki, Ryohei Kuriyama, Yuka Ikemoto, Kazuhiro Mio, Yuji C. Sasaki, Tatsuya Arai, Sakae Tsuda, Yoichi Shinkai, Masahiro Kuramochi
FEBS Open Bio  Published: 21 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/2211-5463.70274

Abstract

Ice-binding proteins (IBPs) are known to modulate ice growth and promote freezing tolerance and have recently attracted attention due to their cell-protective functions under freezing or low-temperature conditions. In this study, we demonstrate that IBP expression improves resistance to dehydration stress in Caenorhabditis elegans. After 30 min of drying, transgenic worms expressing a high-activity fungal IBP (TisIBP8) showed a modest but significant increase in survival compared with wild-type worms. Furthermore, imaging revealed reduced muscle-cell damage in the TisIBP8-expressing worms while synchrotron radiation infrared microspectroscopy showed membrane structural changes during dehydration were attenuated by TisIBP8 expression. These findings suggest that IBPs exert protective effects by stabilizing cell membranes independent of ice binding, therefore broadening the potential applications of IBPs for biological preservation under nonfreezing stress conditions.

生物化学工学
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