平面細胞極性

平面細胞極性（PCP）は、上皮組織の層内の細胞の方向を調整するタンパク質媒介シグナル伝達である。脊椎動物では、成熟したPCP配向組織の例として、内耳の立体繊毛束、^[1]、上皮の運動繊毛、^[2]、表皮の創傷治癒における細胞運動性などがある。^{[3]さらに、PCPは、}胚葉形成時の収束伸展の調整や神経管閉鎖時の細胞行動の調整など、主要な発達時点において極めて重要であることが知られている。^[4]細胞は、細胞内の反対の細胞メンバーにPCP成分の非対称発現を確立することで、自分自身と近隣の細胞を方向付け、細胞の方向性を確立して維持する。これらのPCP成分の一部は、周囲の細胞に方向シグナルを増殖させることができる膜貫通タンパク質である。^[5]

平面細胞極性は、最初に昆虫で説明され、その後、ショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）でさらに定義されました。ハエの羽の遺伝子制御極性に関する初期の研究の一部は、1982年にD. GubbとA. García-Bellidoによって発表され、いくつかの遺伝子の変異がハエの体のクチクラの向きの形態変化にどのようにつながるかを説明しています。 ^[6]  PCP経路の歴史は、ハエの遺伝学の研究によって拡張され、PCP成分にFrizzled、Van-gogh、Dishevelledなどの興味深い名前が付けられました。これらは、ハエで発見された新しい遺伝子の典型的な命名法であり、多くの場合、各遺伝子の変異ハエの視覚的表現の説明に基づいています。初期のPCP研究は、発生学と遺伝学におけるその役割に焦点を当てていましたが、PCPタンパク質が細胞内で非対称に局在するという発見により、このトピックは細胞生物学の世界に押し上げられました。^[5]

保存されたPCP遺伝子が脊椎動物の重要なプロセスである脊椎動物の胚葉形成、哺乳類の耳のパターン形成と聴覚、神経管閉鎖に関与していることが判明した後、平面細胞極性経路への関心が高まりました。^{[5]この人気の高いPCP研究の波からの発見により、気管と}脳室の分極した繊毛拍動、^{[7] [8]}配向細胞分裂、^[9]肺の分岐、^[10]毛包の整列に関与していることがわかりました。^{[11] [12]}

PCP を研究する上での大きな課題は、それを促進するために必要な生体内タンパク質と細胞接触シグナル伝達を細胞培養皿で再現することが難しいことです。しかし、最近の画像技術の進歩と遺伝子ツールの拡張により、PCP が生きた細胞内でどのように機能するか、そしてそれが細胞の発達と生物学においてどのような役割を果たしているかが明らかになってきています。^[5]

ショウジョウバエの変異体で特徴付けられるコア平面細胞極性遺伝子は、ショウジョウバエのPCPの特徴を持つ多くの構造に影響を及ぼし、ハエの体全体の毛や剛毛も含まれます。ショウジョウバエと他の脊椎動物のコアPCP遺伝子は、 Frizzled (Fz)、Flamingo (Fmi)、Strabismus (Stbm)/ Van-gogh (Vang)、Prickle (Pk)、Dishevelled (Dsh)、Diego (Dgo)、および三量体Gタンパク質Gαoです。^[13]

Frizzled ( Fz ) -ショウジョウバエの最初のfrizzled変異体は、1982 年に D. Gubb と A. Garcia-Bellido によって特定されました。この変異体は、翼、背背、托半身、脚、腹部背板、腹部胸板に極性欠陥がありました。 ^[6]特に、D. Gubb と A. Garcia-Bellido は、翼のクチクラ毛と剛毛に極性欠陥があることに気づきました。その後の研究で、 Drosophila melanogasterのFrizzled (Fz)遺伝子の機能は、昆虫の表面のクチクラ毛と剛毛の方向を決めるために表皮細胞の細胞骨格を調整するために必要であることがわかりました。「 Fz変異体では、個々の毛と剛毛の構造が変化するのではなく、隣接する毛と剛毛、および生物全体に対する方向が変化するのです。」 ^[14]図2に示すように、野生型の羽ではすべての毛が遠位端に向かって伸びているが、 Fz変異体では毛の向きが不規則である。 ^[14] Frizzledは7回膜貫通タンパク質をコードしており、これにより上皮細胞に隣接する上皮細胞からの極性情報を伝達し解釈する能力を与える。 ^[14]

フラミンゴ（Fmi） – もう一つの7回膜貫通型受容体であるフラミンゴも、ショウジョウバエの羽の上皮細胞の細胞間境界に局在するカドヘリンです。Fmiが存在しないと、平面極性が歪んでしまいます。近位/遠位細胞境界でのFmiの局在は、まず同じ境界でのフリズルドの局在に依存します。 ^[15]

PCPシグナル伝達経路には、「標準的な」Wntシグナル伝達経路のいくつかの構成要素（ Fz、Dsh、Gαo ）が含まれます。しかし、コアPCPタンパク質はβ-カテニンとは独立して機能し、細胞骨格の下流に変化をもたらすため、「非標準的な」Wnt経路として知られています。^[13]

PCPシステムの特徴は、PCPタンパク質の非対称かつ極性の膜発現である。DishevelledとDiegoは細胞質タンパク質であり、互いに、また膜貫通PCPタンパク質Frizzledlとの結合によって膜にリクルートされる。^[13] Strabismus/Vangは4回膜貫通するタンパク質であり、細胞質PCPタンパク質Prickleをリクルートすることができる。^[13] PrickleはDisheveledと相互作用し、Frizzledによるリクルートを妨害することが知られている。2つの隣接する細胞膜の接合部におけるFrizzledとStrabismusの細胞外ドメインのフィードバックループを介して、StrabismusとPrickleの複合体と、Frizzled、Disheveled、およびDiegoの複合体は、分極軸に沿って細胞の反対側に局在する。^{[13] Flamingoは両側に局在し、同様の}カドヘリンタイプの相互作用による細胞の接着である同種親和性接着に役割を果たすと考えられている。^[13]これらのPCPタンパク質が細胞境界内で正しく分離されないと、ハエの羽やマウスの皮膚の有毛細胞のようにPCPに障害が生じる可能性があります。^[13]

• 細胞極性
• 縮れた
• トゲ（タンパク質）