細胞の形状変化は、遊走、分裂、分化の過程で生じ、アクチンネットワークの力学を動的に制御する必要がある。アクチン架橋因子はこの制御の中心にあり、ネットワークの結合性と収縮力の伝達を調節する。架橋因子には長さ、ドメイン構造、結合動態の違いによって多様性が存在するが、生理的状況において細胞が特定の架橋因子をどのように選択して用いるのかは不明である。このギャップを埋めるため、我々は、生理的に関連する3つの長さ、約9 nm（fascin様）、約16 nm（fimbrin様）、約56 nm（α-actinin様）にわたる、光制御型アクチン架橋因子ツールボックスを開発した。磁気ピンチャー実験およびin silicoモデリングを用いて、短・中長の架橋因子が、密度およびミオシン依存的に、皮質の剛性と厚さを動的に調整することを示す。さらに、短い架橋因子は皮質が変形される際に顕著な応力硬化も引き起こす。注目すべき点として、分単位の活性化は、細胞挙動に長さ依存のスイッチをもたらす。短い架橋因子は皮質の剥離を引き起こすのに対し、長い架橋因子は細胞の極性化と対称性破れを促す。このスイッチは、アクチンのターンオーバーを撹乱することで上書きできる。すなわち、本来は剥離を引き起こす中長の架橋因子においても、極性化を解放できる。架橋因子による極性化は単なる局所的な皮質イベントではなく、その後の細胞の広がりを方向づけ、分子レベルのナノメートルスケールの選択を、運動に関する細胞スケールの意思決定と結びつける。これらの結果は、アクチン架橋を操作するための汎用的なオプトジェネティクス基盤を確立するとともに、皮質が材料構造そのものにより行動スイッチを直接符号化できることを示す。
https://doi.org/10.64898/2026.08.30.748082