外皮の収縮性が体型を決める―マトリックス分子による生きもののかたちづくり

• Project/Area Number: 15J40022
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田尻 怜子 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 体型 / 細胞外マトリックス / クチクラ / キチン / クチクラタンパク質 / ショウジョウバエ / ECM / 体型制御

Outline of Annual Research Achievements

細胞外マトリックス(ECM)の物理的性質が生物の形態に大きな影響を与える可能性が注目されている。本研究では、ハエの全身を覆う外骨格ECM（クチクラ）の構成タンパク質Obstructor-E (Obst-E)およびCpr11Aが全身の体型を変化させる機構の解明を目指した。前年度は、Obst-Eと協調して変態期の幼虫クチクラの変形を制御する分子の探索を進めるとともに、Cpr11Aの機能と発現・局在を明らかにした。本年度は前者の分子群について機能解析の準備を進めた（下記１）。またCpr11Aによる体型制御の機構をより深く理解するために研究を進めた（２）。
（１）変態期の幼虫クチクラの変形に関与する遺伝子群の機能解析
正常な発生過程では幼虫期にクチクラの畝状構造が形成され、幼虫から前蛹への転換の際にこの畝状構造が解消されるのに伴ってクチクラ全体が変形する。Obst-E機能欠損変異体では幼虫の時点で畝状構造が形成されない。前年度に新たに見出した遺伝子群についてノックダウン個体を作製して観察したところ、いずれも幼虫期の畝状構造は正常に形成されていたが、前蛹への転換の際に畝状構造が解消されず、クチクラ全体の変形が阻害されていた。
（２）Cpr11Aの機能解析
前年度までに、Cpr11Aの機能欠損変異体では3齢幼虫および蛹の体型が野生型よりも前後に短く側方に広くなっていることを見出していた。本年度は野生型とCpr11A変異体のクチクラを前後方向あるいは側方に人為的に引っ張る実験を行い、各方向への伸びやすさを直接測定した。その結果、クチクラの前後への伸長性には有意な差がなく、側方の伸長性についてはCpr11A変異体で有意に亢進していた。以上のことから、正常なクチクラではCpr11Aが側方への伸長を抑制する機能を果たしていると考えられる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mechanical control of whole body shape by a single cuticular protein Obstructor-E in Drosophila melanogaster. (2017)
  • Author(s): Reiko Tajiri, Nobuhiro Ogawa, Haruhiko Fujiwara, Tetsuya Kojima
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 13 Issue: 1 Pages: e1006548-e1006548
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006548
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cuticle itself as a central and dynamic player in shaping cuticle (2017)
  • Author(s): Reiko Tajiri
  • Journal Title: Current Opinion in Insect Science Volume: 19 Pages: 30-35
  • DOI: 10.1016/j.cois.2016.10.009
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Control of whole body shape by a single constituent of the apical ECM in Drosophila melanogaster (2018)
  • Author(s): 田尻怜子，藤原晴彦，小嶋徹也
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会第51回日本発生生物学会合同大会
• [Presentation] Whole body shape regulation by a single constituent of the apical ECM (2018)
  • Author(s): 田尻怜子，藤原晴彦，小嶋徹也
  • Organizer: 13th Japanese Drosophila Research Conference
• [Presentation] Physical control of whole body shape by Obstructor-E, a component of the exoskeletal ECM, in Drosophila melanogaster (2017)
  • Author(s): Reiko Tajiri, Haruhiko Fujiwara, Tetsuya Kojima
  • Organizer: 第50回日本発生生物学会
• [Presentation] キチン結合性タンパク質によるハエの体型の制御 (2017)
  • Author(s): 田尻怜子, 藤原晴彦, 小嶋徹也
  • Organizer: 第36回日本糖質学会年会
• [Presentation] ショウジョウバエの変態に際して外骨格ECMの異方的変形を引き起こすメカニズム (2017)
  • Author(s): 田尻怜子, 藤原晴彦, 小嶋徹也
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Physical regulation of whole body shape by Obstructor-E, a constituent of the larval cuticle (2016)
  • Author(s): Reiko Tajiri, Haruhiko Fujiwara, Tetsuya Kojima
  • Organizer: 第12回日本ショウジョウバエ研究会
  • Place of Presentation: 立教大学（東京都豊島区）
• [Presentation] Body shape regulation by cuticular proteins in Drosophila (2016)
  • Author(s): Reiko Tajiri, Haruhiko Fujiwara, Tetsuya Kojima
  • Organizer: The XXV International Congress of Entomology
  • Place of Presentation: フロリダ（米国）
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 体型を決める遺伝子 ～ハエの外骨格の変形をつかさどる遺伝子の機能を解明～
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/7_entry48/