ジャーナル「Nature Physics」に掲載された最近の研究では、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究者は、フィラメントの相互作用が細胞ネットワークにどのように影響するかを調査するために、計算モデリングと実験手法の組み合わせを採用しました。彼らは、細胞の運動性、分裂、形状の維持において重要な役割を果たすアクチン細胞骨格と呼ばれる特定のタイプのフィラメントネットワークに焦点を当てています。
チームは、ネットワーク内のアクチンフィラメントの動作をシミュレートする計算モデルを開発しました。このモデルには、フィラメントの長さ、密度、相互作用強度など、さまざまなパラメーターが組み込まれています。これらのパラメーターを体系的に変化させることにより、研究者はネットワーク構造とダイナミクスに影響を与える重要な要因を特定することができました。
重要な発見の1つは、フィラメントの相互作用がネットワーク接続に重要な役割を果たすことです。より強力なフィラメントの相互作用により、ネットワーク接続が増加し、より硬く安定した構造が生まれました。この強化された安定性は、細胞分裂などの剛性の細胞骨格を必要とする細胞プロセスに不可欠です。
逆に、フィラメントの相互作用が弱いとネットワーク接続が低下し、より柔軟で動的な構造が生まれました。この柔軟性は、細胞移動などの迅速な細胞骨格再編成を必要とする細胞プロセスにとって重要です。
研究者はまた、フィラメントの長さと密度がネットワークの特性に大きく影響することを発見しました。より長いフィラメントとフィラメント密度が高いとネットワークの接続性と剛性が向上しましたが、より短いフィラメントとフィラメント密度の低下により、接続性が低下し、柔軟性が向上しました。
計算結果を検証するために、研究者は実際のアクチンフィラメントネットワークで実験を行いました。彼らは、蛍光顕微鏡を使用してネットワークを視覚化し、構造的および動的特性を分析しました。実験結果は、計算モデルの予測と一致しており、ネットワークの動作を決定する際のフィラメント相互作用の重要な役割をさらにサポートしていました。
全体として、この研究は、細胞ネットワーク内のフィラメント相互作用の根底にある基本的なメカニズムに関する重要な洞察を提供します。調査結果は、さまざまな細胞プロセスを理解するために影響を及ぼし、さまざまな疾患に関連する細胞骨格機能障害を対象とした新しい治療戦略の開発を導くことができます。
