細胞の境界の湾曲構造に隠れた原理を発見

~ 細胞の境界の湾曲構造に隠れた原理を発⾒ ~

ポイント

・典型的な上⽪細胞であるMDCK 細胞の境界の湾曲構造のパワースペクトルを両対数プロットすると直線状になる、スケーリングと呼ばれる性質があることを⾒出した。
・本研究の発展により、⽣物学と物理学、応⽤数学の境界領域の研究進展が期待される。

概要

 上⽪細胞は隣り合う細胞同⼠と強固に接着してシート構造を作ります。上⽪細胞同⼠の境界線は常に直線なわけではなく、湾曲して美しいジグソーパズル状の構造を形作ることがあります。本研究では、九州⼤学の宮崎真太朗医学部六年⽣(当時)、同⼤⼤学院医学研究院の杉原圭助教、三浦岳教授らが、⾃然科学研究機構 基礎⽣物学研究所の藤森俊彦教授、⽣理学研究所の⼤⾕哲久助教、古瀬幹夫教授らと共同で、典型的な上⽪細胞であるMDCK 細胞(※1)の境界の湾曲構造のパワースペクトルを両対数プロットすると直線状になる、スケーリングと呼ばれる性質があることを⾒出しました。さらに、この構造の形成原理を探るべく、複数のパターン形成の数理モデルを⽐較した結果、境界構造をランダムに揺らす働きと、境界の⻑さを最⼩化しようとする働きを持ったEdwards-Wilkinson モデルでこのスケーリングを再現できることを⾒出しました。さらに、境界構造をランダムに揺らすメカニズムとしてリン酸化ミオシンの点状集積構造(puncta)がダイナミックに境界を変形させていることがわかりました。
 この細胞境界では物質の輸送が⾏われるため、湾曲構造の存在は輸送機能を促進することとなり機能的に重要です。また、この湾曲構造は、細胞⽣物学的に興味深い構造であることに加え、物理の世界で⽤いられてきたモデルの⼀⾵変わった実世界での例ともなっています。この研究の発展によって、⽣物学と物理学、応⽤数学の境界領域の研究が⼀層進展することが期待されます。
 本研究成果は2023年4⽉22⽇(⼟)1時(⽇本時間)にiScience誌に掲載されました。

用語解説

(※1) MDCK 細胞…イヌの腎臓尿細管由来の上⽪細胞株。上⽪の物質輸送やパターン形成の研究によく⽤いられる。

詳細

詳細は九州大学プレスリリースをご参照ください。

金智英先生講演会「境界を越えた二人の詩人:茨木のり子による尹東柱詩翻訳」

Kyushu University開学記念学内施設公開

関連記事

  1. 糖尿病によりアルツハイマー病が悪化!

    〜 糖尿病が脳のインスリン抵抗性とDNAの酸化損傷を誘発 〜 九州大…

  2. 動きまわる⼈⼯細胞、その鍵は摩擦にあり

    〜細胞が狭い空間を利⽤して運動する仕組みを解明〜ポイント・狭い⽣…

  3. 酸化型グルタチオンが慢性心不全の予後を改善するこ…

    薬学研究院西田 基宏 教授ポイント・抗酸化能を持たない酸化型グル…

  4. 病原性真菌の細胞壁形成に重要なガラクトフラノース…

    ~新規の作用機序を有する抗真菌薬・農薬開発に期待〜農学研究院角田 佳…

  5. 株式会社Rainmakers、株式会社0th B…

    産学連携により、次世代の高機能原料および化粧品の開発を加速株式会社Rai…

  6. 花粉化石により地層の年代測定に成功!新型セルソー…

    -マイクロ流体工学の視点から古生物学に貢献- 九州大学大学院工学研究…

  7. 悪性リンパ腫の臨床予後を規定する免疫微小環境を同…

    ~新たな予後予測モデルの構築へ~ 悪性リンパ腫は血液がんの一種であり…

  8. DNA複製へのスイッチ、鍵は何?

    〜 細胞増殖へ進むか止まるか、正常な細胞とがん細胞の違いを発見〜ポイ…