上皮細胞の協調した三次元形態形成における細胞間接着装置の役割

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本研究の目的は、細胞間接着装置の一つアドヘレンスジャンクション（AJ）の構成因子αカテニンの張力感受性（張力により変形して他の分子との結合能が変化する性質）が上皮細胞の形態形成にもたらす意義を明らかにすることである。前年度までに、培養上皮細胞の凝集による自発的な三次元形態形成モデルを構築し、形態学的な検討を進めてきた。形態形成の過程でAJに強い張力が生じていないこと、またαカテニンの張力感受性の異常、とくに張力の低下を感知できないことがAJの形成過程や細胞集団の形状変化に異常をもたらすことがわかっていた。本年度は正常または異常な形態形成の背景にあるメカニズムについて検討した。まず、形態形成中の個々の細胞の動きについて解析した。本モデルでは、縦横比の大きい（細長い）初期形態から培養を開始するが、最終的には球形の細胞塊が形成される。当初、隣接した細胞が互いに入り込むことでこの大変形がなされると予想していたが、実際にはむしろ同一方向への協調した動きがより多くみられた。そこでこれまで二次元的に捉えていた形態変化を三次元的に解析し直したところ、細長い細胞塊が自らを折りたたむようにして球形に変化していることがわかった。張力の低下を感知できない変異体αカテニンの発現細胞では、折りたたまれた状態を維持することができないことが最終的な形態の差異につながっていた。さらなる検討の結果、この異常はAJの作り替えが抑制されていることが原因であることを示唆する結果を得た。以上のことから、細胞間接着に強い張力が加わらない場面において、αカテニンはビンキュリンの結合を妨げることでAJの作り替えを許し、多細胞レベルでの再編成を可能にする。αカテニンの張力感受性はそのような意味で上皮細胞の形態形成に重要であることが明らかになった。