細胞生物学：元素クライオ画像化により明らかになった、液胞におけるSOS1依存的なナトリウムの蓄積
Nature 637, 8048 doi: 10.1038/s41586-024-08403-y
土壌塩分濃度の増加は、世界の作物生産量を大幅に減少させる原因となるので、塩（ナトリウム）ストレスに対する植物の応答を理解することは非常に重要である。植物は細胞内の区画化によってナトリウム毒性を回避しており、これは元素の高度な相互依存を伴う複雑な過程によって行われる。しかし、ナトリウムを可視化する現在の技術は、特に他の元素と共に行う場合、間接的なものであるか、解像度が低いかのどちらかである。今回我々は、新たに開発したナノスケールのクライオ二次イオン質量分析法（CryoNanoSIMS）のマイクロプローブを用いて（これにより極低温保存した試料における元素の高分解能画像化が可能になる）、シロイヌナズナ（Arabidopsis）とイネの根の分裂組織細胞における主な多量要素と微量要素の細胞内分布を明らかにした。その結果、予想外にも濃度依存的なナトリウム分布変化が見いだされ、細胞外ナトリウム濃度が低いときにはナトリウムは細胞壁に蓄積する一方、ストレスのかかる高濃度では液胞への蓄積に切り換わることが分かった。我々は、根の分裂組織では、NHXファミリーに属するナトリウム/プロトンアンチポーターであるSOS1（SALT OVERLY SENSITIVE1、別名NHX7〔Na+/H+ exchanger 7〕）の主要機能は、ナトリウムの細胞外空間への排出ではなく、ナトリウムを液胞へと隔離することであると結論した。これは、新たに作製した、ゲノムを用いた補完的な蛍光標識SOS1バリアントによって裏付けられた。我々は、SOS1が、細胞膜の他にも、後期エンドソーム/液胞前区画や液胞に強く蓄積することを示しており、これは、SOS1が液胞へのナトリウム隔離に関与していることを裏付けられている。
