Cell membranes are way more complicated than you think - Nazzy Pakpour

細胞膜は想像以上にずっと複雑 — ナジー・パクプー

翻訳: Eriko T 校正: Masaki Yanagishita

Cell membranes are structures of contradictions.

細胞膜の構造は矛盾しています

These oily films are hundreds of times thinner than a strand of spider silk,

脂質でできた膜は クモの糸の何百分の１の薄さにもかかわらず

yet strong enough to protect the delicate contents of life:

十分な強さで 生命を構成する 繊細な内容物を守っています

the cell's watery cytoplasm, genetic material, organelles,

水分を多く含む細胞質や 遺伝子物質、細胞内小器官

and all the molecules it needs to survive.

その他生命維持に必要な あらゆる分子たちです

How does the membrane work, and where does that strength come from?

細胞膜はどのように働き その強さはどこから来ているのでしょう？

First of all, it's tempting to think of a cell membrane

細胞膜は風船の素材のように ピンと張ったものを想像しがちですが

like the tight skin of a balloon,

細胞膜は風船の素材のように ピンと張ったものを想像しがちですが

but it's actually something much more complex.

実はもっと複雑な構造をしています

In reality, it's constantly in flux,

実際はそれは常に変化し続け

shifting components back and forth to help the cell take in food,

いろいろな成分を膜を使って出し入れして 細胞が食べものを取り込んだり

remove waste,

老廃物を排出したり

let specific molecules in and out,

特定の分子を出し入れしたり

communicate with other cells,

他の細胞と会話したり

gather information about the environment,

環境の情報を集めたり

and repair itself.

自分を修復したりしています

The cell membrane gets this resilience, flexibility, and functionality

細胞膜の強靭性や柔軟性 そして機能性は

by combining a variety of floating components

膜に浮かんだ様々な要素の組み合わせで 得られるものです

in what biologists call a fluid mosaic.

生物学で流動モザイクと呼ばれる構造です

The primary component of the fluid mosaic

流動モザイクの主な構成要素は

is a simple molecule called a phospholipid.

リン脂質という単純な分子です

A phospholipid has a polar, electrically-charged head,

リン脂質の 電荷を帯びた親水性の頭部は

which attracts water,

水を引きつけ

and a non-polar tail, which repels it.

疎水性の尾部は水を遠ざけます

They pair up tail-to-tail in a two layer sheet

尾部どうしがペアになって ５〜10ナノメートルの厚さの二重層を構成し

just five to ten nanometers thick that extends all around the cell.

それらがびっしりと細胞を覆っています

The heads point in towards the cytoplasm

その頭部は細胞質と

and out towards the watery fluid external to the cell

細胞外部の水性溶液へと向いていて

with the lipid tails sandwiched in between.

脂質の尾部が その間に挟まれた形になっています

This bilayer, which at body temperature has the consistency of vegetable oil,

二重層は体温では 植物油のような柔らかさで

is studded with other types of molecules,

そこに他の種類の分子が散らばっています

including proteins,

タンパク質や

carbohydrates,

炭水化物

and cholesterol.

コレステロールなどです

Cholesterol keeps the membrane at the right fluidity.

コレステロールは細胞膜を 適切な流動性のある状態に保ち

It also helps regulate communication between cells.

また 細胞間のコミュニケーションを助けます

Sometimes, cells talk to each other

時折 細胞たちは会話します

by releasing and capturing chemicals and proteins.

化学物質やタンパク質を放出したり 受け取ったりして

The release of proteins is easy,

タンパク質の放出は簡単です

but the capture of them is more complicated.

でもそれを受け取るのはもっと複雑で

That happens through a process called endocytosis

エンドサイトーシスという過程を経ます

in which sections of the membrane engulf substances

膜の１部が物質を包み込み

and transport them into the cell as vesicles.

それらを細胞内に小胞として運びます

Once the contents have been released,

１度その内容物が放出されると

the vesicles are recycled and returned to the cell membrane.

小胞はリサイクルされ細胞膜に戻ります

The most complex components of the fluid mosaic are proteins.

流動モザイク中の最も複雑な物質は タンパク質です

One of their key jobs is to make sure

それらの主要な役割の一つは

that the right molecules get in and out of the cell.

正しい分子が細胞を出入りするのを 見届けることです

Non-polar molecules, like oxygen,

酸素や二酸化炭素

carbon dioxide,

そしていくつかのビタミンのような

and certain vitamins

無極性分子は

can cross the phospholipid bilayer easily.

リン脂質二重層を簡単に通過します

But polar and charged molecules can't make it through the fatty inner layer.

でも極性分子は内側の脂質層を 通過できません

Transmembrane proteins stretch across the bilayer to create channels

膜貫通型タンパク質は 二重層を貫いてチャネルを形成し

that allow specific molecules through, like sodium and potassium ions.

ナトリウムイオンやカリウムイオンなどの 特定の分子を通過させます

Peripheral proteins floating in the inner face of the bilayer

細胞膜裏打ちタンパク質は二重層の すぐ内側にあって

help anchor the membrane to the cell's interior scaffolding.

細胞膜を細胞内部の枠組みへと 固定する役割をします

Other proteins in cell membranes can help fuse two different bilayers.

細胞膜中の他のタンパク質は 二つの二重層を融合することができ

That can work to our benefit, like when a sperm fertilizes an egg,

それは例えば精子が卵子を 受精させるときなどには便利ですが

but also harm us, as it does when a virus enters a cell.

ウイルスが細胞内に侵入するときなどは 不利に働きます

And some proteins move within the fluid mosaic,

流動モザイク中のいくつかのタンパク質は

coming together to form complexes that carry out specific jobs.

集合して特定の仕事をする 複合体を作り上げます

For instance, one complex might activate cells in our immune system,

例えば ある複合体は 免疫系中の細胞を活性化し

then move apart when the job is done.

目的を遂げるとまたバラバラになります

Cell membranes are also the site of an ongoing war

細胞膜では常にヒトと病原体との

between us and all the things that want to infect us.

戦いが起こっています

In fact, some of the most toxic substances we know of

事実 最も毒素の強い物質のいくつかは

are membrane-breaching proteins made by infectious bacteria.

感染力のあるバクテリアが作る 細胞膜を破壊するタンパク質です

These pore-forming toxins poke giant holes in our cell membranes,

これら毒素は細胞膜に大きな穴を開け

causing a cell's contents to leak out.

細胞の内容物が漏れ出します

Scientists are working on developing ways to defend against them,

科学者たちはその対策を研究開発しています

like using a nano-sponge that saves our cells

細胞膜を傷める毒素を吸収して細胞を救う

by soaking up the membrane-damaging toxins.

ナノ・スポンジのようなものなどです

The fluid mosaic is what makes all the functions of life possible.

流動モザイクはすべての生命機能を 成立させる仕組みです

Without a cell membrane, there could be no cells,

細胞膜が無ければ 細胞も存在せず

and without cells, there would be no bacteria,

細胞が無ければバクテリアも存在せず

no parasites,

寄生虫もおらず

no fungi,

真菌類も

no animals,

動物も

and no us.

私たちも存在しません