動物細胞は分化の過程で細胞骨格を広範に再構築し、鞭毛に基づく遊泳とアクチンに基づく這い回りという2つの主要な運動様式間で、とりわけ切り替えが可能である。我々は以前、動物の最も近い現生の親類であり、古典的には必須の鞭毛遊泳者と見なされてきたコアノ鞭毛虫が、空間的拘束のもとで調節された遺伝子発現に依存せずに、コラー複合体を収縮させて数秒以内にアメーバ様の形態をとることを示した。ここでは、生細胞イメージング、超微細構造の展開顕微鏡、ならびにSalpingoeca rosettaにおけるクライオ電子線トモグラフィーを用いて、このスイッチの超微細構造的基盤として、細胞全体に及ぶ迅速な細胞骨格リモデリングを同定する。拘束されないコアノ鞭毛虫では、検出可能なアクチン皮質は存在しないが、頂端の鞭毛と皮質微小管が観察され、F-アクチンは主として微絨毛に限局している。拘束は細胞内貯蔵からのカルシウム放出を引き起こし、それが微絨毛の収縮と、アクチン、エズリン-ラディキシン-モエシン1、ならびに形質膜を含む微絨毛内容物の細胞体内への吸収を誘導する。内在化したF-アクチンのリモデリングと、関連タンパク質の再利用は、新たなアクチン皮質形成を支え、それはアメーバ様運動に必要である。同時に、皮質微小管は解体され、再吸収された微絨毛由来の形質膜が細胞体の表面積を増大させることで、拘束下で細胞が扁平化できるようにする。クライオ電子線トモグラフィーは、内在化した微絨毛束から、束と散在するフィラメントを組み合わせた皮質収縮性メッシュワークへの段階的なアクチン再編成を明らかにする。本研究は、コアノ鞭毛虫における細胞骨格アーキテクチャの著しい超微細構造的可塑性を示し、微絨毛が膜と細胞骨格の貯蔵庫として機能し、細胞の表現型遷移を促進するという祖先的役割を支持する。
https://doi.org/10.64898/2026.08.28.747835