頂端毛様体接着複合体は運動性繊毛の基底部に確立され、微小管ネットワークに依存しています。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 19028 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

繊毛接着（CA）複合体は、繊毛形成の初期段階で繊毛の基底小体と密接に関連して形成され、多繊毛細胞（MCC）のアクチンネットワークとの複雑な相互作用を媒介する役割を担っています。 ただし、基底体の付属構造に関するその正確な局在と、MCC でのその確立につながる相互作用はよく理解されていません。 ここでは、超解像度イメージングと微小管ネットワークとの相互作用の可能性を使用して、CA タンパク質の分布を研究しました。 この研究の結果は、頂端CA複合体が基底足の遠位端で形成され、微小管に依存していることを明らかにしました。 私たちのデータはまた、CA が MCC の微小管ネットワークの組織の調節において追加の役割を果たしている可能性を提起します。

繊毛は微小管ベースの突起であり、構造と機能が異なる一次繊毛と運動性繊毛に分類されます 1, 2。ほとんどの細胞は、機械的および化学的シグナルを感知し、伝達するために単一の非運動性の一次繊毛を発達させます。 一方、運動性繊毛は、協調的かつ極性のある方法で拍動し、流体の流れを生成します。 たとえば、多繊毛細胞（MCC）には、脳内の脳脊髄液の流れと卵管に沿った卵母細胞の輸送を促進する数百の運動性繊毛が含まれており、これらは気道内で吸入された粒子や病原体を捕捉する粘液を除去するために必要です。 したがって、繊毛が生成する体液の流れの欠陥は、水頭症、女性不妊症、慢性再発性呼吸器感染症のリスクを高め、原発性毛様体ジスキネジア（PCD）などの疾患を引き起こします3,4,5。

繊毛は、9 回対称の微小管 (MT) ベースの構造である基底小体 (BB) から組み立てられます。 MCCでは、BBは毛様体の流れの方向に向かって基底足が突き出た状態で分極しています。 基底足の喪失は毛様体見当識障害を引き起こします6。 基底足は微小管組織化中心として機能し、そのタンパク質は 3 つの構造領域で組織化されています。領域 I は基底足を基底体の微小管トリプレットに接続し、効果的な脳卒中中に機械的サポートを提供している可能性があります 6、7。 領域IIまたは足場領域は、ODF26、8、9、Ninein10、ガラクチン-37、CEP1911、CEP12812、セントリオリン13およびCC2D2A14など、基底足の組み立てに役立つタンパク質で構成されます。 領域IIIまたは微小管固定領域は、微小管を固定または核形成するタンパク質複合体から構成される基底足冠に対応します。 具体的には、運動性繊毛では、キャップには、微小管の核形成に必要なγTuRC複合体を形成するタンパク質NEDD1とγ-チューブリンが含まれています15。 CEP170 は、基底小体を微小管ネットワークに接続するのに必要な基底足蓋タンパク質です 16、17。さらに、z チューブリンと ε チューブリンの両方が MCC の基底足蓋に局在します 18。 興味深いことに、z-チューブリンの枯渇は、基底部へのMTネットワークの接続を混乱させませんが、頂端および頂端下アクチンネットワークの構築を混乱させ、基底部がアクチン細胞骨格と基底体の相互作用を媒介していることを示唆しています18。

アフリカツメガエルの胚表皮には、繊毛の発生と機能を研究するための理想的なモデルを提供する一連の MCC があります。 Xenopus laevis を用いた我々の以前の研究は、毛様体癒着 (CA) と呼ばれる新しい毛様体構造の発見につながりました 19。 CA は、繊毛の基底体と会合し、MCC 分化中および成熟 MCC における基底体とアクチン細胞骨格間の相互作用に関与する多タンパク質複合体です。 CA複合体の4つのタンパク質メンバーが同定された：FAK、パキシリン、ビンキュリンおよびタリン。 これらはすべて、接着焦点 (FA) 多タンパク質複合体の十分に特徴付けられたメンバーです。 CAは、横紋細根の端の頂端より下、および基底体に隣接する頂端に隣接する2つの異なる領域に形成されますが、基底体の付属構造との関係におけるCAの正確な位置は未解明のままです。 本研究では、超解像顕微鏡を使用してCAタンパク質のより詳細な局在解析を実行し、画像解像度を高め、局在精度を向上させました。 CA 毛様体下の位置は、基底足の近位および遠位マーカーを参照して決定されました。 したがって、我々は、繊毛の生物学における基底足成分の役割に関する将来の研究を助ける基底足タンパク質としてCAメンバーを同定した。