小胞体によるアクチンの遮蔽は核の位置に影響を与える

Nature Communications volume 13、記事番号: 2763 (2022) この記事を引用

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核の位置は細胞の分極の中心であり、その破壊はさまざまな病態に関連しています。 核は、移動する背側アクチンケーブルとの接続と、動かない腹側応力線維への接続の欠如によって、移動する細胞の先端から遠ざかります。 これらの非対称な核細胞骨格の接続がどのように確立されるかは不明です。 今回我々は、in vitro 創傷アッセイを用いて、小胞体 (ER) のリモデリングが、動かない腹側応力線維を保護するバリアの形成を介して核の位置に影響を与えることを発見しました。 ER のリモデリングと核周囲の ER 蓄積は、ER 形成タンパク質 Climp-63 によって媒介されます。 さらに、応力線維へのERの異所性補充は、Climp-63の非存在下で核の位置を回復する。 我々の発見は、ERが核の位置を決めるために非対称な核と細胞骨格の結合を仲介していることを示唆している。

教科書では、細胞核は細胞の中心に浮いているように描かれることがよくあります。 しかし、核の位置は高度に調節されており、細胞機能と関連しています1。 核の位置は、細胞分裂、細胞分化、細胞遊走などのさまざまな生物学的プロセス中にしばしば変化します2、3、4。 核の位置決めが特殊な細胞機能と関連しており、核の位置決めの誤制御が細胞の機能不全や、核中心筋症、早老症、滑脳症などの疾患を引き起こす可能性があることを示唆する証拠が増えている5,6。

核の位置決めには、多くの場合、核と細胞骨格の接続が必要です7。 これらの核細胞骨格の結合は、主に核膜にある核骨格と細胞骨格のリンカー（LINC）複合体によって媒介されます8。 LINC複合体は、細胞骨格と相互作用するネスプリンファミリーの外核膜（ONM）タンパク質と、核層と相互作用するSUNファミリーの内部核膜（INM）タンパク質で構成されています。 ネスプリンタンパク質の KASH ドメインは、核膜内腔で SUN タンパク質の SUN ドメインと相互作用します9。 複数のタンパク質が LINC 複合体による核細胞骨格結合に関与していることがわかっていますが、これらの核細胞骨格結合が核の位置決め中にどのようにオン/オフされるかは不明です 10,11。

細胞遊走中の核の位置は、遊走速度 10,12、最も抵抗の少ない経路の選択 13、内皮バリアの突破 14 に影響を与える可能性があるため、最も重要です。 創傷治癒アッセイは、細胞遊走を研究するための古典的なアプローチであり、創傷端細胞を血清因子リゾホスファチジン酸 (LPA) で刺激して核を先端から遠ざける 12,15 。 核の後方への移動は、膜貫通アクチン関連 (TAN) 核株として知られる核膜タンパク質ネスプリン-2G の直線状アレイによって核に結合された背側アクチン ケーブルを動かすことによって駆動されます 12,15。 ネスプリン-2G は核膜全体に対称的に分布していますが、核の移動中、核は不動の腹側応力線維に接続しません 12。 したがって、核の移動中、核は背側アクチンケーブルには非対称的に接続されますが、腹側応力線維には接続されません。 これらの非対称な核細胞骨格の接続がどのように確立されるかは不明です。

小胞体（ER）は核膜と隣接しており、細胞小器官インタラクトームネットワークの中心ノードです16。 ER は、平面構造 (シート)、網状ネットワーク (尿細管)、および尿細管の密な網目構造 (ER マトリックス) の相互接続された複雑なネットワークとして細胞質全体に広がります。 ER 複合体の形態と分布は、ER 形成タンパク質によって調節されています 17、18、19。 したがって、我々は、ER の形態と分布が核の位置を調節できるかどうかを調査しようとしました。 今回我々は、ERが核の位置決めに必要な非対称な核細胞骨格結合の確立に関与していることを明らかにした。