皮質アクチンの高速かつ同期した揺らぎは、T細胞の液相-液相分離と負の相関があることを明らかにした

Fast and synchronized fluctuations of cortical actin negatively correlate with nucleoli liquid-liquid phase separation in T cells.

• Ishay Wohl
• Oren Yakovian
• Yair Razvag
• Meital Reches
• Eilon Sherman

抄録

液-液相分離は、真核細胞が細胞内の内容物を機能的に整理する重要なメカニズムであり、細胞の悪性化や神経変性疾患との関連が指摘されています。また、真核細胞はATP駆動の機械的揺らぎを受けるが、この揺らぎが液相-液相分離に与える影響については、まだ十分に理解されていない。本研究では、生きたJurkat T細胞の高分解能顕微鏡と原子間力顕微鏡を用いて、細胞の力学的ゆらぎのスペクトルを明らかにし、これらのゆらぎと核小体液相分離（LLPS）の程度との関連を明らかにした。その結果、細胞骨格の揺らぎと細胞径の揺らぎは、ATPとミオシン活性に依存していることが明らかになった。また、これらの揺らぎは核小胞のLLPSに負の相関を示すことを明らかにした。細胞粘弾性のモデルによれば、これらのゆらぎはLLPSを阻害して細胞内の均質性を高める機械的な仕事を発生させていると考えられる。このように、能動的な機械的ゆらぎは、複数の病態に影響を与える細胞内制御機構として機能していると考えられる。

Liquid-liquid phase separation is an important mechanism by which eukaryotic cells functionally organize their intracellular content and has been related to cell malignancy and neurodegenerative diseases. These cells also undergo ATP-driven mechanical fluctuations, yet the effect of these fluctuations on the liquid-liquid phase separation remains poorly understood. Here, we employ high-resolution microscopy and atomic force microscopy of live Jurkat T cells to characterize the spectrum of their mechanical fluctuations, and to relate these fluctuations to the extent of nucleoli liquid-liquid phase separation (LLPS). We find distinct fluctuation of the cytoskeleton and of the cell diameter around 110 Hz, which depend on ATP and on myosin activity. Importantly, these fluctuations negatively correlate to nucleoli LLPS. According to a model of cell viscoelasticity, we propose that these fluctuations generate mechanical work that increases intracellular homogeneity by inhibiting LLPS. Thus, active mechanical fluctuations serve as an intracellular regulatory mechanism that could affect multiple pathophysiological conditions.