研究成果

個体発生過程における新しい力感知・力抵抗メカニズムを発見しました


2018年09月10日


     杉村薫 高等研究院 物質-細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス)特定拠点准教授と井川敬介 同特定研究員は、卵から成体へ生き物が形づくられる個体発生過程における、新しい力感知(細胞が組織から受ける力の強さや方向性を感知すること)と、力抵抗(細胞が組織引張り応力に壊されることなく配置を変えること)のメカニズムを発見しました。

     本研究成果は、2018年9月10日に、英国の科学誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

    研究者からのコメント

     個体発生では、組織が時空間的に精緻に制御された変形を繰り返すことで、生き物が形づくられます。このとき、細胞はおしくらまんじゅうのように互いに押し合いへしあいしながら、力を掛け合っています。細胞が作りだした力が組織を変形させる仕組み(力生成)については、この十年ほどで理解が大きく進んできました。今回の研究では、これまでほとんど手がつけられていなかった、細胞が組織応力の強さや方向を感知する仕組み(力感知)と細胞が組織応力に壊されることなく動的に並び換わる仕組み(力抵抗)を明らかにできました。
     機械的な力が自然界に存在する多種多様な生き物の形を生みだす過程には、まだまだたくさんの謎が残されており、今回の研究成果は、ヒトを含む他の生物種や細胞分裂などの個体発生の他の現象への応用が期待されます。

    概要

     卵から成体へ生き物が形づくられる過程を個体発生と言い、その個体発生過程では、組織が時空間的に精密に制御された変形を繰り返します。このとき、一つ一つの細胞に注目すると、細胞がお互いの位置関係を変える「細胞配置換え」が起きています。最近の研究から、ショウジョウバエ翅(はね)上皮などで組織引張り応力が細胞配置換えの方向を決めることがわかってきました。しかし、力感知や力抵抗のメカニズムは謎のままでした。

     本研究グループは、細胞骨格を構成するアクチンに結合するタンパク質であるAIP1(Actin interacting protein 1)とコフィリンが翅上皮の細胞配置換えにおける力感知と力抵抗を担うことを発見しました。AIP1はコフィリンを介して組織引張り応力を感知して、特定方向の細胞接着面に局在します。さらに、AIP1とコフィリンはアクチン細胞骨格や細胞間接着の再編成を調節して、組織引張り応力と直交する向きの細胞間接着面に機械的な負荷に対する強度を与え、その結果、細胞が正しい向きに並びかえられることが明らかになりました。

    図:組織にかかる引張り力を細胞が感知すると、細胞の配置換えが起こる。AIP1とコフィリンが、細胞間接着の安定性を維持し、細胞配置換えを促進する。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】
    https://doi.org/10.1038/s41467-018-05605-7

    【KURENAIアクセスURL】
    http://hdl.handle.net/2433/234501

    Keisuke Ikawa & Kaoru Sugimura (2018). AIP1 and cofilin ensure a resistance to tissue tension and promote directional cell rearrangement. Nature Communications, 9, 3295.


    個体発生過程における新しい力感知・力抵抗メカニズムを発見しました
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