ショウジョウバエを用いた左右対称性を破る新規な機構の解明

• Project/Area Number: 10J07621
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 中澤 直高 東京理科大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 左右非対称性 / ショウジョウバエ / 形態形成

Research Abstract

これまでに共同研究者らによって、消化管の一部である後腸が左右非対称な形態に発生する際、捻転前に観察される上皮細胞の形状の歪んだ性質が重要な働きをしていることが示唆されています(Taniguchi et al., Science, 2011)。私は、この過程において、上皮細胞の形状変化が生み出す「機械的な力」が重要な働きをしているのではないかと考えました。さらに、この「機械的な力」を定量化することにより、後腸が左右非対称な形態に発生する過程において重要な知見が得られると考えました。そこで、後腸が左右非対称な形態に発生する際に必要な「機械的な力」を定量化するために、以下の2つの実験を遂行しました。
(1)後腸の培養実験
まず、後腸自身が捻転に必要な「機械的な力」を生み出しているのかどうかを確かめるために、胚より単離した後腸の培養実験を行いました。その結果、胚より単離した後腸は培養液中において、生体内と同様に捻転することが明らかとなりました。このことより、後腸自身が捻転に必要な「機械的な力」を生み出していることが示唆されました。
(2)磁性ビーズを用いた後腸が左右非対称な形態になる際に必要な「機械的な力」の定量化
後腸の培養実験から、後腸自身が生み出す「機械的な力」が捻転に必要であることが示唆されました。この結果より、外部より加えた力により私は後腸の捻転を止め、そのとき加えた力を定量化することで、後腸自身が生み出す「機械的な力」を見積もることが可能なのではないかと考えました。そこで、外部からの力として磁力を用いて、後腸の捻転を止める実験を行い、さらに、そのとき加えた磁力を定量化しました。その結果、後腸の捻転に必要な力は、約6nNであることが明らかとなりました。
以上の2つの実験により、後腸が左右非対称な形態に発生する際、後腸自身により生み出される約6nNの「機械的な」力が必要であることが示唆されました。

Research Products

• [Journal Article] Reduced cell number in the hindgut epithelium disrupts hindgut left-right asymmetry in a mutant of pebble, encording a RhoGEF, in Drosophila embryos (2013)
  • Author(s): Mitsutoshi Nakamura, Kenjiroo Matsumoto, Yuta Iwamoto, Takeshi Muguruma, Naotaka Nakazawa, Ryo Hatori, Kiichiro Taniguchi, Reo Maeda, and Kenji Matsuno
  • Journal Title: Mechanisms of Development Volume: 130 Issue: 2-3 Pages: 169-180
  • DOI: 10.1016/j.mod.2012.09.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deficient Notch signaling associated with neurogenic pecanex is compensated for by the unfolded protein response in Drosophila (2012)
  • Author(s): Tomoko Yamakawa, Kenta Yamada, Takeshi Sasamura, Naotaka Nakazawa, Maiko Kanai, Emiko Suzuki, Mark E.Fortini, Kenji Matsuno
  • Journal Title: Development Volume: 139 Issue: 3 Pages: 558-567
  • DOI: 10.1242/dev.073858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Canonical Wnt signaling in the visceral muscle is required for left-right asymmetric development of the Drosopbila midgut (2012)
  • Author(s): Junpei Kuroda, Mitsutoshi Nakamura, Masashi Yoshida, Haruka Yamamoto, Takaaki Maeda, Kiichiro Taniguchi, Naotaka Nakazawa, Ryo Hatori, Akira Ishio, Ayumi Ozaki, Shunsuke Shimaoka, Tamiko Ito, Hironao Iida, Takashi Okumura, Reo Maeda, Kenji Matsuno
  • Journal Title: Mechanisms of Development Volume: 128 Issue: 11-12 Pages: 625-639
  • DOI: 10.1016/j.mod.2011.12.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel Cre/loxP system for mosaic gene expression in the Drosophila embryo (2012)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Kiichiro Taniguchi, Takashi Okumura, Reo Maeda, Kenji Matsuno
  • Journal Title: Developmental Dynamics Volume: 241 Issue: 5 Pages: 965-974
  • DOI: 10.1002/dvdy.23784
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chirality in Planar cell shape contributes to left-right asymmetric epithelial morphogenesis (2011)
  • Author(s): Kiicniro Tanigucni, Reo Maeda, Tadashi Ando, Takashi Okumura, Naotaka Nakazawa, Ryo Hatori, Mitsutoshi Nakamura, Shunya Hozumi, Hiroo Fujiwara, Kenji Matsuno
  • Journal Title: Science Volume: 333 Issue: 6040 Pages: 339-341
  • DOI: 10.1126/science.1200940
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胞の左右非対称な歪みが生み出す「力」による器官形態の新しい形成機構 (2012)
  • Author(s): 中澤直高, 松野健治
  • Organizer: 第1回 多細胞動態研究のためのブレインストーミングワークショップ
  • Place of Presentation: 理化学研究所
  • Year and Date: 2012-06-26
• [Presentation] Quantification of mechanical force driving the left-right asymmetric morphogenesis of epithelia in Drosophila (2012)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Reo Maeda, Shukei Sugita, Takeo Matsumoto and Kenji Matsuno
  • Organizer: The 2nd Annual Meeting for Whole-Organism Science Society
  • Place of Presentation: SPring8
• [Presentation] Quantification of mechanical force driving the left-right asymmetric morphogenesis of epithelia in Drosophila (2012)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Reo Maeda, Shukei Sugita, Takeo Matsumoto and Kenji Matsuno
  • Organizer: 第10回日本ショウジョウバエ研究会
  • Place of Presentation: 東京慈恵医科大学
• [Presentation] Quantification of mechanical force driving the left-right asymmetric morphogenesis of epithelia in Drosophiia (2012)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Reo Maeda, Shukei Sugita, Takeo Matsumoto and Kenji Matsuno
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、マリンメッセ福岡
• [Presentation] Quantification of mechanieal force driving the left-right asymmetric morphogenesis of epithelia in Drosophila (2012)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Reo Maeda, Shukei Sugita, Takeo Matsumoto, Kenji Matsuno
  • Organizer: 定量生物学の会第4回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] A novel method for mosaic gene expression with Cre/loxP system in Drosophila embryos (2011)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Kiicniro Taniguchi, Takashi Okumura, Reo Maeda, Kenji Matsuno
  • Organizer: 52rd Annual Drosophila Research Conference
  • Place of Presentation: San Diego
• [Presentation] A novel method for mosaic gene expression with Cre/loxP system in Drosopbila embryos (2011)
  • Author(s): Naotaka Nakazawa, Kiicniro Taniguchi, Takashi Okumura, Reo Maeda, Kenji Matsuno
  • Organizer: 1st Asia-Pacific Drosophila Research Conference
  • Place of Presentation: Taipei
• [Presentation] A genetic screen of the Drosophila second chromosome to identify genes involved in the left-right asymmetric development of the embryonic gut (2010)
  • Author(s): 中澤直高
  • Organizer: 51＾<st> Annual Drosophila Research Conference
  • Place of Presentation: Washington, D.C.
• [Presentation] Analysis of mechanical force controlled by MyosinID during the left-right asymmetric morphogenesis of epithelia in Drosophila (2010)
  • Author(s): 中澤直高
  • Organizer: 第32回 日本分子生物学会年会、第82回 日本生化学大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸市
• [Book] 実験医学 (2012)
  • Author(s): 中澤直高、谷口喜一郎、前田礼男、安藤格士、松野健治
  • Total Pages: 4
  • Publisher: 羊土社
• [Remarks]
  • URL: http://www.rs.noda.tus.ac.jp/~biost/OPFU/MATU/toppage3.html