頂端狭窄

形態形成において、頂端収縮は細胞の頂端側が収縮して細胞がくさび形になる過程である。通常、この形状変化は上皮層の多くの細胞間で調整され、細胞シートを曲げたり折り畳んだりする力を生み出す。^[1]

頂端狭窄は、無脊椎動物と脊椎動物の両方において重要な形態形成イベントにおいて中心的な役割を果たしている。これは典型的には陥入プロセスの最初のステップであり、特定のヒンジポイントで組織を折り畳む際にも重要である。^[2]

無脊椎動物と脊椎動物の両方における胚葉形成の際、細胞リングの頂端が収縮して胚葉口が形成されます。これらの細胞は、最終的な形状からボトル細胞として知られています。すべての細胞が頂端側で収縮するため、上皮シートは基底側で凸状に曲がります。

脊椎動物では、頂端狭窄は神経管形成、プラコード形成、原条形成など、他のさまざまな形態形成プロセスで役割を果たします。

頂端収縮は主に細胞骨格要素の収縮によって起こります。具体的なメカニズムは種、細胞の種類、形態形成運動によって異なります。研究されているモデル生物には、カエルのアフリカ ツメガエルやショウジョウバエなどがあります。

アフリカ ツメガエルの胚葉形成の際、ボトル細胞は背側辺縁帯に位置し、頂端が内側に収縮して胚葉の退縮を開始する。これらの細胞では、アクトミオシンの収縮により細胞膜が折り畳まれて頂端表面積が減少するため、頂端収縮が起こる。頂端側での膜のエンドサイトーシスにより表面積がさらに減少する。これらのエンドサイトーシスされた小胞が微小管に沿って活発に輸送されることも重要であると考えられている。なぜなら、微小管の脱重合（安定化ではない）により頂端収縮の程度が減少するためである。^[3]

頂端狭窄は常に観察されるが、胚葉形成には必須ではないため、他の形態形成力が並行して働いていることを示している。研究者らは、瓶細胞の除去は胚葉形成を阻害せず、単に効率を低下させるだけであることを示した。しかし、瓶細胞の除去は奇形の胚をもたらす。^[4]

アフリカツメガエルの神経管細胞は、最初の陥入時とヒンジポイントの折り畳み時に頂端収縮を起こす。ここでのメカニズムは、頂端収縮を引き起こすのに十分なタンパク質Shroom3に依存している。Shroom3 はアクチン結合タンパク質であり、頂端側に蓄積するため、最も可能性の高いメカニズムは、Shroom3 がアクチン網目を凝集させ、圧迫力を生成するというものである。異所性 Shroom3 は頂端収縮を引き起こすのに十分であることが示されてきたが、頂基底極性を持つ細胞に限られる。^[5]

頂端収縮の分子的描写は、ショウジョウバエで最も完全です。ショウジョウバエの胚葉形成の際、正中線の細胞の頂端収縮により陥入が始まり、腹側溝が形成されます。アフリカツメガエルと同様に、アクトミオシンの収縮性が細胞の頂端側を収縮させる上で重要な役割を果たします。収縮細胞には、頂端膜の真下にアクチン網目構造があり、細胞間の接着結合部には円周方向のアクチンベルトがあります。アクチン網目の脈動収縮が頂端表面積の減少の主な原因であると考えられています。

ショウジョウバエでは、研究者らは頂端収縮を時間通りに調整する分子も特定している。 分泌タンパク質であるタンパク質折り畳み胚葉形成（Fog） ^[6]とGアルファタンパク質であるコンサーティーナは、頂端収縮が適切な細胞で適切なタイミングで開始されることを保証する同じ経路のメンバーである。膜貫通タンパク質T48は、頂端収縮の調整にも必要な冗長経路の一部である。腹側溝形成を完全にブロックするには、両方の経路を破壊する必要がある。両方の経路は、アクチンダイナミクスを制御することで知られるRhoファミリーGTPaseのメンバーであるRhoGEF2の局在も制御している。^[7]

• http://worms.zoology.wisc.edu/urchins/SUgast_primary4​​.html
• http://www.sdbonline.org/fly/newgene/foldgs1.htm