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Research Results 研究成果

细胞の境界の湾曲构造に隠れた原理を発见

2023.04.24
研究成果Life & Health

ポイント

  • 典型的な上?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?出した。
  • 本研究の発展により、?物学と物理学、応?数学の境界领域の研究进展が期待される。

概要

 上?細胞は隣り合う細胞同?と強固に接着してシート構造を作ります。上?細胞同?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(図1A、マゼンタ)。本研究では、九州?学の宮崎真太朗医学部六年?(当時)、同??学院医学研究院の杉原圭助教、三浦岳教授らが、?然科学研究機構 基礎?物学研究所の藤森俊彦教授、?理学研究所の??哲久助教、古瀬幹夫教授らと共同で、典型的な上?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?出しました(図1B)。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?較した結果、境界構造をランダムに揺らす働きと、境界の?さを最?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?出しました(図1C)。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(図1A、緑)。
 この细胞境界では物质の输送が?われるため、湾曲构造の存在は输送机能を促进することとなり机能的に重要です。また、この湾曲构造は、细胞?物学的に兴味深い构造であることに加え、物理の世界で?いられてきたモデルの??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、?物学と物理学、応?数学の境界领域の研究が?层进展することが期待されます。
 本研究成果は2023年4?22?(?)1时(?本时间)に颈厂肠颈别苍肠别誌に掲载されました。

図1 (A)MDCK 細胞の細胞境界(マゼンタ)とリン酸化ミオシン(緑)の分布 (B)境界形状のパワースペクトルの両対数プロット (C)Edwards-Wilkinson モデル (D)Edwards-Wilkinson モデルで?じるスケーリング

叁浦教授からひとこと

 この现象は、医学部の学生だった宫崎さん(笔头着者)が手でトレースした境界形状のパワースペクトルをとって発见したことから始まって、数理生物学者、细胞生物学者、発生生物学者が协力して现象の解明に辿り着きました。ライフサイエンスは饱和気味に见えますが、融合领域ではまだまだ若い人が新规参入して戦える分野が拓けています。

用语解説

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

论文情报

掲载誌:颈厂肠颈别苍肠别
タイトル:
著者名:Shintaro Miyazaki, Tetsuhisa Otani, Kei Sugihara, Toshihiko Fujimori, Mikio Furuse,Takashi Miura
顿翱滨:10.1016/箩.颈蝉肠颈.2023.106594

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