To be (asymmetric) or not to be, that is the question
2021-07-07 北海道大学,理化学研究所
ポイント
●細胞が「対称分裂」と「非対称分裂」のどちらかを選ぶのは，PAR複合体群に依存する。
●4種類のPAR複合体が自律的に非対称パターンを確立することで，分裂様式を決定する。
●PAR複合体間の相互作用を変動させることで，分裂様式の二者択一を人為的に操作できる。
概要
北海道大学遺伝子病制御研究所と国立シンガポール大学を兼任する茂木文夫教授，国立シンガポール大学のYen Wei Lim博士課程学生（研究当時），理化学研究所生命機能科学研究センターのFu-Lai Wen基礎科学特別研究員（研究当時），Prabhat Shankar研究員（研究当時），柴田達夫チームリーダーらの国際共同研究グループは，細胞が分裂する際に「対称分裂」または「非対称分裂」のどちらかを選択するメカニズムを明らかにしました。
ヒトを含む多細胞生物では，体づくりの過程で細胞分裂が活発に行われます。受精卵は，分裂を繰り返して多様な細胞種を生み出し，それぞれを増殖させることで細胞集団の組織をつくります。細胞分裂には二つの異なる様式が存在することが観察されています。「対称分裂」においては文字通り，大きさや性質が同じ娘細胞が生み出され，「非対称分裂」では異なる大きさや性質を持った細胞が形成されます。「非対称分裂」は細胞種の多様性を促進し,「対称分裂」は組織の大きさを定義するため，分裂様式の選択は体づくりにおいて精密に調整される必要があります。
研究グループは，線虫（C. elegans）の胚発生において「対称分裂」する細胞と「非対称分裂」する細胞を比較解析することで，二つの分裂様式は「細胞極性因子PAR複合体の相互作用による自律的な空間パターン形成」に依存していることを突き止めました。さらにPAR複合体の相互作用を変動させることで，二つの細胞分裂様式を人為的に操作できることが実証されました。これらの結果から，PAR複合体が自律的にパターン形成する能力が，分裂様式の使い分けに重要な役割を果たしていることを解明しました。本研究成果は，体性幹細胞が二つの細胞分裂様式を使い分ける仕組みの理解に繋がり，分裂様式を人為的に操作する技術開発が促進されることが期待できます。
なお，本研究成果は，日本時間2021年7月7日（水）公開のCell Reports誌にオンライン掲載されました。
PAR複合体の自律的なパターン形成が，細胞分裂の非対称性または対称性を決定する。
（上）4種類のPAR複合体が相互作用することにより，自律的に細胞膜上で非対称パターンを形成する。
（下）PAR複合体の自律的なパターン形成は，非対称分裂を誘導する。PAR複合体がパターン形成できないとき，細胞は対称分裂する。
