細胞の方向性はどのように揃えられるのか? -従来の濃度勾配説を覆すメカニズムを発見-

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2026-03-04 基礎生物学研究所,京都大学

基礎生物学研究所と京都大学の研究グループは、上皮組織で細胞の向きが揃う「平面内細胞極性(PCP)」の形成機構について、従来のWnt濃度勾配説を覆す新たな仕組みを明らかにした。アフリカツメガエル胚を用いた解析の結果、Wnt11は組織内で濃度勾配を作るのではなく、PCP因子とともに細胞境界に偏って局在することが判明した。さらにWnt11とPCP因子が相互作用し、正のフィードバックによって局所的に集積することで細胞の極性が自発的に形成されることが示された。この過程では隣接細胞間でPCP因子が非対称に集合し、それをWntが安定化することで広い範囲の細胞の方向性が揃うと考えられる。本研究は、発生制御における分泌シグナルの働きが従来のトップダウン型ではなく、細胞間相互作用から生じるボトムアップ型機構でも説明できることを示し、組織パターン形成や発生異常の理解に重要な知見を提供する。

細胞の方向性はどのように揃えられるのか? -従来の濃度勾配説を覆すメカニズムを発見-
図1:PCP因子の局在による平面内細胞極性(PCP)の形成

<関連情報>

平面細胞極性はWnt11の極性蓄積によって出現する Planar cell polarity emerges through polarized accumulation of Wnt11

Yusuke Mii, Minako Suzuki, Hiroshi Koyama, Kei Nakayama, […] , and Shinji Takada
Science Advances  Published:25 Feb 2026

Abstract

Planar cell polarity (PCP) is established by asymmetric localization of core PCP components in each cell. Because some Wnt proteins can induce PCP in vertebrates, it has been proposed that Wnt concentration gradients provide spatial cues for polarization. However, here, we present evidence that Wnt11 can regulate PCP in a gradient-independent manner. In the neural plate of Xenopus embryos, endogenous Wnt11 does not form an obvious gradient in the direction of PCP, but is polarized at cell boundaries together with core PCP components. Wnt11 polarization is dependent on core PCP components, while polarization of core PCP components can also be induced by Wnt11, indicating a mutual amplification loop between Wnt11 and core PCP components in PCP formation. Furthermore, Wnt11 and core PCP components compose an intercellular loop to coordinate the direction of polarity. Thus, we propose that local and reciprocal interactions between Wnt11 and core PCP components can generate PCP.

細胞遺伝子工学
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