ショウジョウバエの精子細胞原発性繊毛のユニークな特性

主要な繊毛は、ほとんどの動物細胞に見られる動物の発達と成体の恒常性に必要な重要なオルガネラです。一次繊毛には、細胞表面から突き出ている膜結合コンパートメントとして、細胞周期のG0/G1相の母腹部から一般的に成長する微小管ベースの軸索細胞骨格が含まれています。双方向輸送のユニークなシステムであるフラゲラ輸送（IFT）は、繊毛の構造と機能を維持します。軸索は動的で、その先端で成長し、成長し、縮小していますが、同時に微小管標的薬の効果に非常に安定しています。ショウジョウバエの精子細胞に見られる主要な繊毛は、いくつかの点で一次繊毛生物学の一般的な規則から分かれています。これらのユニークな属性の中で、精子細胞繊毛は、G2相でIFT非依存的に4つの中心小体すべてから集合し、2つの細胞分裂を継続的に継続的に維持します。ここでは、ショウジョウバエの精子細胞の原発性繊毛が、哺乳類の対応物とは異なり、微小管標的薬物に非常に敏感であることを示しています。精子細胞繊毛とその軸索は、ノコダゾール処理時に組み立てられたり維持されたりすることができず、中心葉の複製は摂動されていないように見えます。一方、微小管安定化薬であるパクリタキセル（タキソール）は、遷移ゾーンのアセンブリを破壊し、血漿膜への固定を破壊しながら、精子細胞の原発性繊毛がアセンブリ/伸長期の間に長く成長しますが、中心小葉にあまり影響を与えませんでした。しかし、成熟した長さに組み立てられたら、精子細胞繊毛はタキソールの影響を受けていないように見えました。軸索のダイナミクスに対するこれらの薬物の効果はさらに、精子細胞の原発性繊維にユニークなアセンブリ特性が恵まれていることを示しています。

The primary cilium is an essential organelle required for animal development and adult homeostasis that is found on most animal cells. The primary cilium contains a microtubule-based axoneme cytoskeleton that typically grows from the mother centriole in G0/G1 phase of the cell cycle as a membrane-bound compartment that protrudes from the cell surface. A unique system of bidirectional transport, intraflagellar transport (IFT), maintains the structure and function of cilia. While the axoneme is dynamic, growing and shrinking at its tip, at the same time it is very stable to the effects of microtubule-targeting drugs. The primary cilia found on Drosophila spermatocytes diverge from the general rules of primary cilium biology in several respects. Among these unique attributes, spermatocyte cilia assemble from all four centrioles in an IFT-independent manner in G2 phase, and persist continuously through two cell divisions. Here, we show that Drosophila spermatocyte primary cilia are extremely sensitive to microtubule-targeting drugs, unlike their mammalian counterparts. Spermatocyte cilia and their axonemes fail to assemble or be maintained upon nocodazole treatment, while centriole replication appears unperturbed. On the other hand, paclitaxel (Taxol), a microtubule-stabilizing drug, disrupted transition zone assembly and anchoring to the plasma membrane while causing spermatocyte primary cilia to grow extensively long during the assembly/elongation phase, but did not overtly affect the centrioles. However, once assembled to their mature length, spermatocyte cilia appeared unaffected by Taxol. The effects of these drugs on axoneme dynamics further demonstrate that spermatocyte primary cilia are endowed with unique assembly properties.