細胞空間の形を“読む”アクチンの流れ~形状に応じて自己組織化する細胞骨格系の力学機構を解明~

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2025-12-12 京都大学

京都大学、九州大学、理化学研究所などの研究グループは、細胞と同程度のスケールを持つ半閉鎖型マイクロウェル内にアクトミオシン細胞骨格を再構成し、形状に応じて自己組織化する力学機構を解明した。境界形状によりミオシン駆動のアクチン流れが誘起され、その流れに沿ってアクチンが集積することで、空間形状が転写された秩序ある細胞骨格構造体が形成されることを示した。本研究は、細胞骨格が物理的な境界を“読み取る”ことで構造を制御する仕組みを明らかにし、人工生体材料設計や分子モーター輸送デバイス、人工組織の形態制御などへの応用が期待される。

細胞空間の形を“読む”アクチンの流れ~形状に応じて自己組織化する細胞骨格系の力学機構を解明~
境界形状を細胞骨格構造体に転写するアクチン流れのイメージ図

<関連情報>

ミオシン駆動による移流とアクチンの再編成が閉じ込められたアクトミオシンゲルの形状を制御する Myosin-Driven Advection and Actin Reorganization Control the Geometry of Confined Actomyosin Gel

Archit Negi,Ryota Sakamoto,Ryo Ienaga,Makito Miyazaki,Yusuke T. Maeda
Nano Letters  Published: December 10, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c02558

Abstract

Harnessing nanoscale motor proteins to control material shape is a promising strategy in nanotechnology and material science. One notable system is the actomyosin network, composed of actin filaments and myosin motor proteins, providing a platform for constructing contractile, shape-adaptive materials. While the role of actomyosin in shaping cells has been studied, the reverse question of how the boundary shape affects the actomyosin system remains poorly understood. Here, we present a microwell system that reveals how geometrical confinement directs the organization of actomyosin networks. By combining experiments and simulations, we show that the asymmetric shape of the microwells is transferred to contracted actomyosin gels via actin flow, which propagates laterally and upward, leading to actomyosin accumulation at the top surface. Furthermore, tuning the myosin contractility and actin polymerization rate allows control over gel size and shape. Our findings provide a framework for integrating molecular motors and cytoskeletons into confined architectures to create responsive biomaterials.

生物工学一般
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