シグナルを伝達するアメーバ様細胞の集団的な行動が、空間的不均一性によって形成される

Sci. Signal. 27 Oct 2020:
Vol. 13, Issue 655, eaaz3975
DOI: 10.1126/scisignal.aaz3975

Torsten F. Eckstein^*, Estefania Vidal-Henriquez^*, Albert J. Bae^†, and Azam Gholami^‡

Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization, Am Faßberg 17, 37077 Göttingen, Germany.

‡ Corresponding author. Email: azam.gholami@ds.mpg.de

* These authors contributed equally to this work.

† Present address: Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA.

要約

細胞性粘菌Dictyostelium discoideumは森林土壌中のその本来の生息環境において、障害物に曝されている。飢餓状態にあるDictyostelium細胞は、その長期生存に必要な凝集過程を促進する重要な細胞外シグナル伝達分子であるcAMPを分泌している。本稿でわれわれは、Dictyostelium細胞のシグナル伝達およびパターン形成に対する環境的不均一性の影響を調べた。ミリメートルサイズのピラーをペトリ皿に周期的に配列させ、シグナルを伝達しているDictyostelium細胞のパターン形成に関する実験データと数値的シミュレーションの結果を示した。その結果、同心円状のcAMP波がピラー部分でほぼ同時に発生し、外側に伝播している様子を観察した。これらの円径の波を受けたDictyostelium細胞はピラーに向けて移動し、格子状のピラーの周期性を反映したパターンに配置される凝集体を形成した。われわれの結果は、自然の中で、細胞の興奮閾値および同期レベルが、細胞と環境中の空間的不均一性の間の相互作用という性質を制御する、2つの重要なパラメータであることを示唆している。

Citation: T. F. Eckstein, E. Vidal-Henriquez, A. J. Bae, A. Gholami, Spatial heterogeneities shape the collective behavior of signaling amoeboid cells. Sci. Signal. 13, eaaz3975 (2020).