細胞分裂方向の制御に関わる新奇膜構造の構造と機能の解明

• Project/Area Number: 13J03013
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 根岸 剛文 基礎生物学研究所, 形態形成研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,320,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 細胞分裂 / 繊毛 / ホヤ / 膜構造 / カタユウレイボヤ

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、注目している膜構造と中心体の動きを詳細にライブイメージングデータより解析した。その結果、膜構造が形成された状況においては、複製された２つの中心体は、分裂間期に非対称な動きを示すことを明らかにした。さらに、これらの中心体は膜構造の方向に沿って並び、紡錘体を形成することも示した。また、この膜構造が繊毛の基底小体へ伸長していること、その繊毛が後方へ偏っていることもライブイメージングデータより明らかにした。これらの結果は新奇膜構造が繊毛形成を含む中心体のダイナミクスに影響を与え、最終的に細胞分裂方向をコントロールしていることを強く示唆している。
また、前年度から引き続き、生理学研究所との共同研究による電顕による新奇膜構造の詳細な観察を行った。本年度においては、透過電顕を連続で行うSerial-TEM観察を行い、詳細な観察を行うことに成功した。その結果、この膜構造の伸長先が繊毛形成時には基底小体となることを確認した。さらに、この膜構造内には微小管がほとんど存在せず、伸長先の中心小体（基底小体）との間に微小管が多く存在していることを明らかにした。これらの結果は、膜構造は、細胞膜の一部が母中心小体から伸びる微小管に引っ張られることで形成される可能性を示唆している。
さらに、Planar Cell Polarity (PCP) 経路因子であるDishevelled（Dsh）に注目し、のアンチセンスモルフォリノオリゴ（MO）を顕微注入することにより、Dshの機能阻害実験を行った。Dsh MO 注入胚では、膜構造の向きが乱されることを見いだした。これらの胚では、中心体の非対称な移動、細胞分裂の方向が異常になることも示した。これらの実験結果は注目している新奇膜構造が中心体のダイナミクス・細胞分裂方向をコントロールしているという申請者の仮説を強く支持するものである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フランス国立科学研究センター(フランス)
• [Journal Article] Distinct modes of mitotic spindle orientation align cells in the dorsal midline of ascidian embryos. (2015)
  • Author(s): Takefumi Negishi, Hitoyoshi Yasuo
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 408 Issue: 1 Pages: 68-78
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2015.09.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] G protein-coupled receptors Flop1 and Flop2 inhibit Wnt/β-catenin signaling and are essential for head formation in Xenopus. (2015)
  • Author(s): Miyagi, A., Negishi, T., Yamamoto, T.S., and Ueno, N.
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 407 Issue: 1 Pages: 131-144
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2015.08.001
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ホヤ表皮細胞における繊毛、及びその基底小体へと伸長する膜構造の解析 (2015)
  • Author(s): 根岸剛文, 宮崎直幸, 村田和義, 安尾仁良, 上野直人
  • Organizer: 日本動物学会第86回新潟大会
  • Place of Presentation: 新潟県新潟市 新潟コンベンションセンター 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] A novel plasma membrane structure captures centrosome and determines the orientation of cell division (2015)
  • Author(s): Takefumi Negishi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Hitoyoshi Yasuo, Naoto Ueno
  • Organizer: Asia-Pacific Developmental Biology Conference 2015
  • Place of Presentation: 中国西安 Shaanxi Guesthouse
  • Year and Date: 2015-09-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel plasma membrane structure capturing centrosome determines the orientation of cell division in ascidian epidermal cells (2015)
  • Author(s): Takefumi Negishi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Hitoyoshi Yasuo, Naoto Ueno
  • Organizer: 8th International tunicate meeting
  • Place of Presentation: 青森県青森市青森県青森市文化会館
  • Year and Date: 2015-07-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel plasma membrane structure capturing centrosome determines the orientation of cell division in ascidian epidermal cells (2015)
  • Author(s): Takefumi Negishi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Hitoyoshi Yasuo, Naoto Ueno
  • Organizer: 48th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biology
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市つくば国際会議場
  • Year and Date: 2015-06-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel plasma membrane structure capturing centrosome determines the orientation of cell division (2014)
  • Author(s): Takefumi NEGISHI, Naoyuki MIYAZAKI, Kazuyoshi MURATA, Hitoyoshi YASUO, Naoto UENO
  • Organizer: MBI-Japan Symposium 2014
  • Place of Presentation: Singapore, Mechanobiology Institute
  • Year and Date: 2014-12-04
• [Presentation] Novel template of spindle orientation with membrane invagination in ascidian epidermis. (2014)
  • Author(s): Takefumi NEGISHI, Naoyuki MIYAZAKI, Kazuyoshi MURATA, Hitoyoshi YASUO, Naoto UENO
  • Organizer: The 62nd NIBB Conference FORCE IN DEVELOPMENT
  • Place of Presentation: 愛知県岡崎市岡崎コンファレンスセンター
  • Year and Date: 2014-11-17
• [Presentation] Novel template of spindle orientation with membrane invagination in ascidian epidermis (2014)
  • Author(s): Takefumi NEGISHI, Hitoyoshi YASUO, Naoto UENO
  • Organizer: 第１回動物学国際交流セミナー
  • Place of Presentation: 青森県青森市浅虫東北大学海洋生物学教育研究センター
  • Year and Date: 2014-09-14
• [Presentation] ホヤ表皮細胞の最終卵割に おける細胞分裂の方向制御 と新奇膜構造の解析 (2014)
  • Author(s): 根岸剛文、安尾仁良、上野直人
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市東北大学川内北キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] 細胞分裂に関わる動く新奇膜構造の解析 (2013)
  • Author(s): 根岸剛文, 安尾仁良, 上野直人
  • Organizer: 「動く細胞と場のクロストークによる秩序の生成」第3回若手の会
  • Place of Presentation: ラフォーレ那須(栃木県那須郡)
  • Year and Date: 2013-11-11
• [Presentation] ホヤ初期胚における細胞分裂方向制御の新たなメカニズムの解析 (2013)
  • Author(s): 根岸剛文, 安尾仁良
  • Organizer: 日本動物学会第84回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス(岡山県岡山市)
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] Tunicate meeting "Mechanisms of mitotic spindle orientation in early ascidian embryos (2013)
  • Author(s): 根岸剛文, 安尾仁良
  • Organizer: 7^<th> Tunicate meeting
  • Place of Presentation: Universita degli Studi Parthenope(イタリア・ナポリ)
  • Year and Date: 2013-06-23
• [Presentation] 細胞分裂方向の制御に関わる新奇膜構造の構造と機能の解明 (2013)
  • Author(s): 根岸剛文, 安尾仁良, 上野直人
  • Organizer: 「ミクロからマクロへ階層を超える秩序形成のロジック」第4回班会議
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
  • Year and Date: 2013-06-12