2 つの細胞の融合は、多くの生物の有性生殖において決定的な出来事です。真菌では、細胞は膜を集めて結合するだけでなく、保護細胞壁を局所的に開く必要があります。ジュネーブ大学 (UNIGE) で行われた研究は、融合部位での細胞壁の修復を妨げるメカニズムがどのようにしてこのプロセスを不可逆的なものにするかを示しています。ジャーナル「Current Biology」に掲載されたこれらの発見は、細胞が融合および修復機構をどのように調整するかについて新たな洞察を提供し、最終的には病原性真菌の細胞壁を標的とする新たな道を開く可能性がある。
動物細胞とは異なり、真菌細胞は硬い細胞壁に囲まれています。この構造はそれらを保護し、細胞内容物によって加えられる内圧に耐えることを可能にします。 2 つの細胞が融合するとき、特に有性生殖中に、この壁は局所的に分解されて 2 つの細胞の膜が融合できるようにする必要があります。このステップが完了すると、通常、単一の細胞が形成されるまで融合が進行します。
不可逆的な融合
ただし、細胞壁の完全性は細胞の生存に不可欠であるため、損傷に応じて修復機構を起動するために常に監視されています。これら 2 つの一見相反するプロセスの存在により、UNIGE 理学部生物学部門の教授であるソフィー・マーティンのチームは、細胞融合中に細胞が修復システムによって壁を再構築するのをどのように妨げるかを調査することになりました。
研究チームは、基本的な細胞機構を理解するためのモデル生物として広く使用されている単細胞酵母であるシゾサッカロミセス ポンベを研究しました。研究者らは以前、酵素Pak2を欠く、一過性の融合を示す変異酵母を同定していた。細胞は一時的に融合し、細胞内容物を交換し始めてから再び分離し、細胞に壊滅的な結果をもたらす。
生物学者らは、正常な細胞では、酵素 Pak2 が 2 つの細胞が融合する部位に正確に蓄積していることを観察しました。その活性は、細胞内容物が一方の細胞からもう一方の細胞に移動できるようにする開口部である「融合細孔」の開口とそれに続く拡張を促進します。
「しかし、Pak2が存在しない場合、このプロセスは時々可逆的になることがあります。細胞は融合を開始し、その内容物を交換し、その後、それらを接続していた開口部を閉じます。これらの細胞では、通常、細胞壁の監視と修復を担う機構が融合部位で特に活性化することが観察されています」と、ソフィー・マーティンのグループの元博士研究員でこの研究の筆頭著者であるジュリア・コロナス・セルナは説明する。
融合失敗後に再建された壁
研究者らは高度なイメージング技術を使用して、Pak2酵素を欠く細胞の内部組織、特に2つの細胞が接触している部位を観察した。 「これらの変異細胞で融合孔が閉じた後、2つの細胞間の界面に新しい細胞壁の形成が観察されます。言い換えれば、修復を妨げる機構が欠如しているとき、細胞は文字通り、解体し始めた分離を再構築することができます」とソフィー・マーティンは説明する。
融合中の細胞壁修復とその局所的分解の間のバランスを制御する機構を特定することにより、これらの結果は抗真菌戦略の探索に新たな道を開くものである。細胞壁は、ヒトの感染症の原因となるカンジダやアスペルギルスなどの病原性真菌に対する多くの治療の主要な標的です。その形成と修復を制御するメカニズムをより深く理解することは、最終的にはこれらのプロセスを破壊できる新しい分子を特定するのに役立つ可能性があります。
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