神経上皮細胞層の変形に必要な平面内極性分子の機能解析

• Project/Area Number: 14J40044
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 西村 珠子 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 平面内極性 / Celsr1 / DAAM1 / F-アクチン / 細胞間接着 / アクチン

Outline of Annual Research Achievements

脳・脊髄の前駆体である神経管の形成過程において、神経上皮細胞層の細胞間接着で平面内極性分子Celsr1を背腹軸方向に極性分布させる上流シグナル系、およびアクチン骨格の制御を行う下流シグナル系を明らかにすることを目標として研究を行った。
まず、Celsr1の下流シグナル分子のひとつDAAM1に関しては、これまでに、DAAM1のノックダウンにより接着側面部のF-アクチンが減少すると共に、側面部の動きが活性化すること、この現象にRac-WAVE2複合体およびlamellipodinが関与することを見出している。今年度はさらに、DAAM1がE-カドヘリン複合体と相互作用して細胞間接着に分布すること、また細胞を3次元培養した際のスフェロイドの安定形成にDAAM1が関与すること、さらにDAAM1ノックダウン時の接着側面部の活発な動きにWAVE2複合体下流のArp2/3複合体も関与することを見出した。以上の結果から、DAAM1は接着側面部に分布してF-アクチン重合を行い、Rac-WAVE2複合体-Arp2/3およびlamellipodin経路を介した側面部の活発な動きを抑制することにより、接着部の細胞膜を安定化することが明らかとなった。
一方、Celsr1の上流シグナル系については、内的因子の濃度勾配あるいは外的な機械刺激によりCelsr1が極性分布する可能性について探るため、in vitroの再構成系を検討した。この検討に用いるため、まずWnt5aを誘導性に発現する上皮細胞株を樹立した。また、Celsr1-EGFPと共に他の主要PCP分子FrizzledおよびVanglを発現する上皮細胞株を現在樹立中である。また、外的な機械的刺激の関与を調べる実験にも着手した。Celsr1の上流シグナル系については、今後も継続して検討する予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] DAAM1 stabilizes epithelial junctions by restraining WAVE complex-dependent lateral membrane motility (2016)
  • Author(s): Nishimura T, Ito S, Saito H, Hiver S, Shigetomi K, Ikenouchi J, Takeichi M.
  • Journal Title: J Cell Biol. Volume: 215 Issue: 4 Pages: 559-573
  • DOI: 10.1083/jcb.201603107
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 折れ曲がる―ニワトリの神経管形成を例に (2015)
  • Author(s): 西村 珠子、竹市 雅俊
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 133 Pages: 399-404
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Formin分子DAAM1は細胞間接着側面部におけるWAVE複合体依存性運動を抑制することにより上皮構造を安定化する (2016)
  • Author(s): 西村珠子、竹市雅俊
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都市）
• [Presentation] 平面内極性関連因子DAAM1は上皮細胞側面部でのアクチン繊維及びカドヘリンの制御を介し細胞層を安定化する (2015)
  • Author(s): 西村珠子、竹市雅俊
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] DAAM1 stabilizes epithelial lateral contacts through regulation of F-actin and E-cadherin. (2015)
  • Author(s): Tamako Nishimura and Masatoshi Takeichi
  • Organizer: Gordon Research Conference on Cell contacts and Adhesion
  • Place of Presentation: Proctor Academy, Andover, NH, USA
  • Year and Date: 2015-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Book] New Principles in Developmental Processes (2014)
  • Author(s): 西村 珠子（分担執筆）
  • Total Pages: 321
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 理化学研究所 多細胞システム形成研究センター ホームページ ニュース欄
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/news/2016/researches/1226_12474.html