アクチンフィラメントと細胞皮質

アクチンフィラメントは、細胞膜の下にネットワークを形成する動的なポリマーであり、細胞表面を形成し、運動を駆動する細胞皮質を構成します。

Definition

アクチンフィラメントは、アクチンタンパク質のらせん状ポリマーであり、調節タンパク質およびモータータンパク質とともに、細胞皮質や細胞の形状と運動を駆動する他の構造を形成します。

Scope

このトピックでは、アクチンフィラメントの構造と極性、その核形成と集合のダイナミクス、それらを制御する多くのタンパク質、アクチンに富む細胞皮質の組織、および突起、接着、細胞形状におけるアクチンの役割について扱います。

Core questions

• アクチンモノマーはどのようにして極性フィラメントに集合するのでしょうか？
• アクチンフィラメントがいつどこで成長するかを何が制御しているのでしょうか？
• 細胞皮質は膜の下でどのように組織されているのでしょうか？
• アクチンはラメリポディアやフィロポディアのような突起をどのように駆動するのでしょうか？

Key theories

アクチン集合とトレッドミリング

アクチンフィラメントは極性があり、一方の端がもう一方の端よりも速く成長するため、トレッドミリングと調節された集合が可能となり、核形成因子とキャッピングタンパク質とともに、細胞縁で押し出す力を生成します。

Mechanisms

アクチンモノマーは、成長の速いプラス端と遅いマイナス端を持つ極性フィラメントに重合し、取り込み後に結合したATPを加水分解します。Arp2/3複合体やフォルミンなどの核形成因子がフィラメントを開始させ、キャッピング、切断、架橋タンパク質がネットワークを形成します。細胞膜の下では、密な皮質アクチンメッシュワークが表面の力学を制御します。局所的な集合は、シート状のラメリポディアやスパイク状のフィロポディアを押し出し、細胞の這行と形状変化を駆動します。

Clinical relevance

アクチン皮質は、細胞の形状、表面のダイナミクス、這行を制御し、細胞の力学と移動を理解する上で中心的な役割を果たします。ここでの扱いは記述的であり、処方的なものではありません。

History

20世紀後半から21世紀初頭にかけての、PollardとBorisyの研究を含む詳細な生化学的および顕微鏡学的研究により、アクチンがどのように重合し、核形成因子と調節因子がどのように運動性を駆動する動的な皮質ネットワークを構築するかが確立されました。

Key figures

• Thomas Pollard
• Gary Borisy
• Marie-France Carlier

Seminal works

• pollard2003
• alberts2014

Frequently asked questions

細胞皮質とは何ですか？

それは、細胞膜のすぐ下にあるアクチンフィラメントと関連タンパク質の密な層であり、細胞表面の形状と機械的特性を制御します。

アクチンはどのようにして細胞膜を外側に押し出すのですか？

新しいアクチンサブユニットが膜に向かって伸びるフィラメントの端に付加され、成長するフィラメントが膜に押し付けられて、ラメリポディアやフィロポディアのような突起を形成します。