哺乳類培養細胞におけるポリヒドロキシブチレート顆粒の同定

ポリ-3-ヒドロキシブチレート（PHB）は、細菌および真核細胞に存在する生物学的ポリエステルです。長鎖（または貯蔵）SPHB（最大100,000残基）は通常、PHB蓄積菌に存在し、カーボンソームとして知られる特殊な顆粒に局在しています。これらの生物では、SPHBは炭素およびエネルギー貯蔵として大きな役割を果たします。一方、短鎖（または複合）CPHB（10〜100残基）は、哺乳類や多くの細菌を含む真核生物に存在します。以前の研究では、CPHBは真核生物のさまざまな細胞内コンパートメントに局在していることが示されました。ここでは、蛍光顕微鏡を使用して、哺乳類細胞におけるPHBの局在を直接調査しました。PHBは、蛍光プローブBODIPY 493/503を使用して、培養U87細胞で視覚化されました。PHB染色の特異性は、PHB特異的デポリメラーゼ（PHAZ7）で処理したサンプルの蛍光の著しく減少したことによって確認されました。PHBは顆粒に関連しており、これらのPHB濃縮顆粒はミトコンドリア、リソソーム、または小胞体と共局在していないことがわかりました。これらの結果は、哺乳類細胞では、PHBがPHB蓄積菌に見られる「エネルギー貯蔵」カーボンソームと同様の顆粒の細胞質に蓄積する可能性があることを示唆しています。

Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is a biological polyester present in bacteria and eukaryotic cells. Long-chain (or storage) sPHB (up to 100,000 residues) is typically present in PHB-accumulating bacteria and localized in specialized granules known as carbonosomes. In these organisms, sPHB plays a major role as carbon and energy storage. On the other hand, short-chain (or complexed) cPHB (10-100 residues) is present in eukaryotic organisms, including mammals as well as in many bacteria. Previous studies indicated that cPHB is localized in various subcellular compartments of the eukaryotic organisms. Here, we used fluorescent microscopy to directly investigate the localization of PHB in mammalian cells. PHB was visualized in cultured U87 cells using fluorescent probe BODIPY 493/503. Specificity of PHB staining was confirmed by markedly decreased fluorescence of samples treated with PHB-specific depolymerase (PhaZ7). We found that PHB is associated with granules, and that these PHB-enriched granules do not co-localized with mitochondria, lysosomes, or endoplasmic reticulum. These results suggest that, in mammalian cells, PHB can accumulate in the cytoplasm in granules similar to 'energy storage' carbonosomes found in PHB-accumulating bacteria.