細胞内構造の配置対称性が決まる仕組みを解明 -人工細胞と物理学からメカニズムに迫る-

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宫﨑牧人 白眉センター 特定准教授は、前多裕介 九州大学 准教授、坂本遼太 同博士課程学生、平岩徹也 シンガポール国立大学 グループリーダー、石渡信一 早稲田大学 名誉教授、田邉優敏 同修士課程学生(研究当時)、鈴木和也 同助手(研究当時)と共同で、生きた細胞を模した人工細胞を構築し、細胞内の対称性を決める仕組みを解明しました。

本研究グループは、细胞内で力発生を担うアクトミオシンと、细胞核を模した构造物(クラスター)を液滴カプセルに封入した人工细胞を构筑し、対称性が自律的に决まるメカニズムを探求しました。そして、大きい人工细胞ではクラスターが中央に配置され、小さい人工细胞ではクラスターが縁に寄る「配置対称性の破れ现象」を発见しました。アクトミオシンの収缩现象の解析から、対称性を维持しようとする力と対称性を破ろうとする力が共在しており、纲引きのようなバランスによって対称性が决まることを解明しました。

この纲引きによる配置决め机构は、动物细胞に共通した性质である「アクトミオシンが闭じ込められた微小空间」に対して普遍的に成り立つメカニズムであるため、动物细胞全般における细胞内构造の配置决めに新しい理解を与えるものと期待されます。

本研究成果は、2020年6月15日に、国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

図:本研究の概要図

详しい研究内容について

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Ryota Sakamoto, Masatoshi Tanabe, Tetsuya Hiraiwa, Kazuya Suzuki, Shin’ichi Ishiwata, Yusuke T. Maeda & Makito Miyazaki (2020). Tug-of-war between actomyosin-driven antagonistic forces determines the positioning symmetry in cell-sized confinement. Nature Communications, 11:3063.