国立大学法人東海国立大学機構 黑料网高等研究院のエレナ コズグノワ特任助教（YLCプログラム）と大学院理学研究科の五島 剛太 教授のグループは、ドイツの研究グループとの共同研究で、植物の细胞分裂面を決定する新たな仕組みを発見しました。
细胞分裂が対称に起こるか非対称に起こるかで、分裂後の細胞（2つの「娘細胞」）の運命が変わることがあります。そのため細胞には、分裂がどの部位で起こるかを規定する制御機構が発達しています。動物細胞において重要な機構のひとつは、细胞分裂装置?纺锤体注1)の配置です。纺锤体が細胞中央にあると分裂は中央付近で起き、分裂後に生じる娘細胞のサイズは同じになります。一方、纺锤体が中央から外れたところに配置されると、娘細胞のサイズは非対称となります。纺锤体は微小管注2)やアクチンフィラメント注3)と呼ばれる细胞骨格注4)の発生する力により细胞内を移动します。
一方、植物の細胞ではこれまで纺锤体が移動することは知られておらず、進化の過程で動物とは異なる仕組みが発達したと思われていました。纺锤体の形状が動物とは異なることから、力学的観点からも、むしろ移動しないことが自然と考えられました。ところが、本研究では、コケ植物において、微小管の動態制御因子TPX2に変異を持つ細胞をライブ観察している過程で、思いもかけず、纺锤体が大きく移動することを見出しました。その結果、変異体では本来分裂するべき場所での分裂が起こらず、娘細胞が異常に非対称になりその後の植物発生に甚大な影響が出ました。興味深いことに、この移動を駆動したのもアクチンフィラメントでした。つまり、纺锤体の形状は異なるにも関わらず、動物と同じ因子が移動に関わっていたことになります。
本研究成果は、2022年5月5日付イギリス科学誌「Nature communications」オンライン版に掲載されました。
本研究は、日本学术振兴会科学研究费助成事业の支援のもとで行われたものです。
?ヒメツリガネゴケの細胞において、微小管結合因子TPX2が欠損すると、纺锤体の移動が観察された。
?纺锤体の移動により细胞分裂の対称性が崩れ、その後の植物発生に欠損が出た。
?細胞をアクチンフィラメントの阻害剤で処理すると、纺锤体の移動は抑えられた。
?植物の细胞分裂の位置を決める機構のひとつとして、これまで見つかっていなかった「纺锤体の移動」を見出した。
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注1）纺锤体：
細胞骨格を主成分とする、10マイクロメートルほどの大きさの構造体で、细胞分裂時に染色体を娘細胞へと分配する働きがある。
注2）微小管：
&补濒辫丑补;-及び&产别迟补;-チューブリンというタンパク质が重合してできた繊维（细胞骨格のひとつ）。
注3）アクチンフィラメント：
微小管とは异なる、アクチンと呼ばれるタンパク质が重合してできた繊维（细胞骨格のひとつ）。
注4）细胞骨格：
タンパク质の重合により形成される繊维状の构造。重合、脱重合を繰り返すことで动的な性质も示す。代表的なものにアクチンフィラメントと微小管がある。
雑誌名：Nature communications
論文タイトル：Spindle motility skews division site determination during asymmetric cell division in Physcomitrella
著者：エレナ コズグノワ、吉田真理、ラルフ レスキ、五島 剛太
顿翱滨：10.1038/蝉41467-022-30239-1
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