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細胞膜の張力という膜の物理的性質は、細胞膜の変形を伴う細胞運動、エンドサイトーシス、細胞分裂、極性形成等の動的な細胞機能を機械的に制御している。細胞膜張力が物理シグナルとして働くためには、定常状態では細胞膜張力は厳密に制御される必要が、その仕組みは未だ不明である。本研究では、我々が膜張力センサーとして働くことを明らかにしたBARタンパク質に着目して、上皮細胞の細胞膜張力の恒常性が維持される分子機構を明らかにすることを目的としている。
前年度までに、細胞膜張力を制御するBARタンパク質Xを同定した。Racに対するRhoGAPドメインをもつXは、細胞膜張力の低下を感知して細胞膜へリクルートする。そこでRacの活性を負に制御することで、RhoAによるmembrane-cortex attachment（MCA）の強化を通じて、細胞膜張力を正に制御し、その結果、Xが細胞膜から外れ、張力恒常性が維持されることが考えられた。これを検証するため、GAP活性を欠いた変異体を作製し、張力が低いがん細胞に発現させ、細胞膜局在を調べた。その結果、野生型の発現は、がん細胞膜においてMCAの増加が見られ、大部分のXは細胞膜から外れていた。逆に、変異体は、顕著な細胞膜局在を示し、MCAの増加も見られなかった。以上の結果から、細胞膜張力を介したXによるフィードバック制御機構が、細胞膜張力の恒常性の維持に重要な役割を果たすことが示唆された。
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