一次繊毛のメカニズム：複雑な機能を備えた複雑な構造

一次繊毛は、体内のほぼすべての細胞の表面から伸びる非運動性特異な細胞構造です。繊毛は、シグナル伝達経路を調節し、細胞外環境における生物物理学的および生化学的変化の両方を感知することにより、組織の恒常性を維持する上で多くの役割を果たすことが示されています。欠陥のある繊毛が多数の病理に関連しているため、繊毛の構造性能はその機能に最も重要です。特に、繊毛は、腎臓、肝臓、内皮、骨などの組織における機械感覚的役割を実証しており、機械的荷重下での繊毛は細胞反応を引き起こします。繊毛の構造とその後の機械的挙動が、細胞の挙動の調節において繊毛が果たす役割にどのように貢献するかを理解することは説得力のある問題ですが、比較的手つかずの研究分野です。生物物理学的測定における最近の進歩により、繊毛は、一連の荷重タンパク質を含む構造的に複雑なオルガネラであることが示されています。さらに、このオルガネラのモデリングの進歩により、繊毛感度の調節におけるこれらのタンパク質の重要性が明らかになりました。驚くべきことに、繊毛はその機械的状態を適応させ、その長さを変え、おそらくその曲げ抵抗を変えて、細胞応答における繊毛力学の重要性を実証する機械感受性を調節することができます。このレビューでは、繊毛をメカノセンサーとして紹介します。繊毛の機械モデリングの進歩について話し合います。繊毛の構造的特徴を探索します。繊毛は、その力学に寄与し、構造の変化が繊毛整備士に影響を及ぼし、その結果、繊毛ベースのメカノセンシングに影響を与える可能性のあるメカニズムで仕上げます。

The primary cilium is a non-motile singular cellular structure that extends from the surface of nearly every cell in the body. The cilium has been shown to play numerous roles in maintaining tissue homeostasis, through regulating signaling pathways and sensing both biophysical and biochemical changes in the extracellular environment. The structural performance of the cilium is paramount to its function as defective cilia have been linked to numerous pathologies. In particular, the cilium has demonstrated a mechanosensory role in tissues such as the kidney, liver, endothelium and bone, where cilium deflection under mechanical loading triggers a cellular response. Understanding of how cilium structure and subsequent mechanical behavior contributes to the roles that cilium plays in regulating cellular behavior is a compelling question, yet is a relatively untouched research area. Recent advances in biophysical measurements have demonstrated the cilium to be a structurally intricate organelle containing an array of load bearing proteins. Furthermore advances in modeling of this organelle have revealed the importance of these proteins at regulating the cilium's mechanosensitivity. Remarkably, the cilium is capable of adapting its mechanical state, altering its length and possibly it's bending resistance, to regulate its mechanosensitivity demonstrating the importance of cilium mechanics in cellular responses. In this review, we introduce the cilium as a mechanosensor; discuss the advances in the mechanical modeling of cilia; explore the structural features of the cilium, which contribute to its mechanics and finish with possible mechanisms in which alteration in structure may affect ciliary mechanics, consequently affecting ciliary based mechanosensing.