細胞生物学：自己組織化された生体力学的ネットワークが組織の形態形成中の形状変化を促す
Nature 524, 7565 doi: 10.1038/nature14603
組織形態形成は、細胞の形状変化によって統御される。これらの変化を起こすのに必要な力は、非筋細胞ミオシンII（MyoII）モータータンパク質が、繊維状アクチン（Fアクチン）をけん引することにより生み出される。アクトミオシンネットワークは、重合と脱重合のサイクル（パルス）を繰り返すため、細胞の変形と安定化の段階が交互に現れ、最終的には不可逆的な形状変化が起こる。このラチェットのような挙動は、さまざまな場面で見られるが、その根底にある機構はまだ解明されていない。本研究では、キイロショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）の胚帯伸長において、保存されたRho1–Rok経路を介したMyoII調節の役割を調べた。この形態形成過程の動力となるのは、細胞のインターカレーションで、これには背腹軸（垂直方向）の接合の収縮と、それに続く前後軸での接合の伸長が関与している。MyoIIパルスの中央から頂端への極性を持った流れが垂直方向の接合を変形させる一方、MyoIIはこれらの接合に集積して（平面内極性）、それらを安定化する。我々は安定性とパルス性の基礎となっているMyoII動態の2つの重要な特性を見いだした。1つはMyoII調節軽鎖のリン酸化と脱リン酸化のサイクルにより支配される交換反応速度論であり、もう1つはFアクチンネットワークのモーターの収縮による移流である。MyoII交換反応速度論に対する空間的制御は、高低の解離速度からなる2つの安定した事象を樹立し、これがMyoIIの平面内極性を生み出す。パルス性は中間的な解離速度で出現し、MyoIIとその上流調節因子のRho1 GAP、Rok、およびMyoIIホスファターゼの収斂性の移流を可能にする。また、パルス性が上流のRho1ペースメーカーの作用ではないことは重要である。パルス性は、MyoII移流と解離速度との間の、正と負の生体物力学的なフィードバックが関与する自己組織化システムである。
