細胞生物学：細胞骨格の不安定性の解消による細胞質の確実な分割

脊椎動物と昆虫にわたって起こる初期発生は、受精卵の細胞質を個々の細胞へと確実に再編成することに非常に大きく依存している。この複雑な過程は、胚を横断する大きな微小管構造によって調整されており、細胞質を物理的に別々の安定な区画に分割する。今回我々は、胚発生が備えている堅牢性にもかかわらず、微小管細胞骨格によって駆動される細胞質分割には固有の不安定性があることを示す。細胞質抽出物での実験とin vivo実験を組み合わせることで、胚はこの不安定性を2つの異なる機構により回避していることが明らかになった。これらは、細胞周期の持続時間を不安定性の顕在化に必要な時間に一致させる機構、もしくは微小管核形成を制限する機構のどちらかである。これらの調節機構から、細胞質を満たす2つの可能な戦略が生まれ、我々はそのそれぞれをゼブラフィッシュ胚とショウジョウバエ（Drosophila）胚で実験により実証した。ゼブラフィッシュ胚では、不安定な微小管の波が、最初の分裂から胚全体の幾何学構造を埋め尽くす。これとは逆に、ショウジョウバエ胚では微小管核形成の減少により生じる安定な微小管星状体が、複数回の分裂を通して細胞質を徐々に埋めていく。我々の結果は、微小管動態の時間的制御が、効果的に細胞質を構成するための種特異的機構の進化的出現を駆動した可能性を示している。さらに、我々の研究は、物理的な不安定性と生物学的時計の間の基本的な相乗効果を示しており、生体システムにおける迅速かつ確実で効率的な空間秩序化のための普遍的な戦略を明らかにしている。

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