Deciphering of left-right asymmetry -Identification of new molecules during L-R determination and proof of

• Project/Area Number: 16H02618
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: General physiology
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 望月 直樹 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 研究所長 (30311426)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥44,590,000 (Direct Cost: ¥34,300,000、Indirect Cost: ¥10,290,000); Fiscal Year 2018: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2017: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2016: ¥22,490,000 (Direct Cost: ¥17,300,000、Indirect Cost: ¥5,190,000)
• Keywords: 左右差 / クッパ―胞 / Hippo / 繊毛 / カルシウム / 非対称 / Yap1 / Wwtr1 / 左右非対称 / 心臓前駆細胞 / 発生 / 心臓形成 / Hippoシグナル / Kupffer's vesicle / sox17 / Arl13b / Hippo シグナル

Outline of Annual Research Achievements

[目的]体軸形成のなかで、左右を決定する機構を解明することを目的とした。哺乳類のノードに相当するゼブラフィッシュのKupffer's vesicle (KV) の形成機構とその後のKV内の繊毛が如何に形成され、引き続く左右の臓器配置の相違を生じる分子メカニズムの解明を目指した研究を行った。
[結果] KV形成をモニターするトランスジェニック (Tg) としてTg(sox17:EGFP) を作製し、繊毛形成を可視化できるTg(act1:arl13b-EGFP) を作製した。この両者と交配することにより、KVの形成と引き続くKV 内の繊毛の形、数、長さを視ることができた。また、Hippo シグナルがKV形成と繊毛形成に必要であるかをYap Taz のノックアウトフィッシュ (KO) を用いて、前期KV繊毛可視化個体で検討した。Yap1 単独、Taz単独のKOでは、KVの形成や繊毛の形成には阻害がみられなかった。このためダブルKO個体を用いて調べたところ、有意差はないが、若干繊毛の数が減少し、長さも短縮していることがわかった。ただダブルKO個体は、成熟せず、心臓の形成過程では、左右差が消失する個体も見られたことから、KV形成と繊毛形成の後にHippo シグナル調節系が機能することが予想された。さらにKV内でのCa2+の増減について、Tg(Sox17;GCamP7) を持ちて調べたところ、KVの内腔ができる前のほうが、Ca2+の増減が激しく、従来言われているような、KVの内腔が形成され、繊毛の回転によりCa2+左右差が生じるという古典的繊毛依存性Ca2+
左右差による、臓器の左右位置決定機構ではない、左右の配置決定機構が存在することが示唆された。
[結論] KV形成と繊毛可視化、Ca2+の増減を調べることで新たな左右差決定機構の存在を示唆るる結果を得た

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

• [Int'l Joint Research] University of Queensland/Institute of Molecular Bioscience(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] Max Planck Institute (Bad Nauheim)(ドイツ)
• [Journal Article] Hippo signaling determines the number of venous pole cells that originate from the anterior lateral plate mesoderm in zebrafish (2018)
  • Author(s): Fukui H, Miyazaki T, Chow RW, Ishikawa H, Nakajima H, Vermot J, Mochizuki N.
  • Journal Title: eLIFE Volume: 7 Pages: 1-24
  • DOI: 10.7554/elife.29106
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A molecular atlas of cell types and zonation in the brain vasculature (2018)
  • Author(s): Vanlandewijck M, He L,MA, Andrae J, Ando K, Del Gaudio F, Nahar K, Lebouvier T, Lavi B, Gouveia L, Sun Y, Raschperger EM, Zarb Y, Mochizuki N, Keller A, Lendahl U, Betsholtz C.
  • Journal Title: Nature Volume: 554 Pages: 475-480
  • DOI: 10.1038/sdata.2018.160
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A molecular atlas of cell types and zonation in the brain vasculature. (2018)
  • Author(s): Vanlandewijck M, He L, Mae MA, Andrae J, Ando K, Del Gaudio F, Nahar K, Lebouvier T, Lavin;a B, Gouveia L, Sun Y, Raschperger E, Rasanen M, Zarb Y, Mochizuki N, Keller A, Lendahl U, Betsholtz C.
  • Journal Title: Nature Volume: 554 Pages: 475-480
  • DOI: 10.1038/nature25739
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cardiomyokines from the heart. (2018)
  • Author(s): Chiba A, Watanabe-Takano H, Miyazaki T, Mochizuki N.
  • Journal Title: Cell Mol Life Sci. Volume: 75 Pages: 1349-1362
  • DOI: 10.1007/s00018-017-2723-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Guidelines for morpholino use in zebrafish. (2017)
  • Author(s): Stainier DYR, Raz E, Lawson ND, Ekker SC, Burdine RD, Eisen JS, Ingham PW, Schulte-Merker S, Yelon D, Weinstein BM, Mullins MC, Wilson SW, Ramakrishnan L, Amacher SL, Neuhauss SCF, Meng A, Mochizuki N, Panula P, Moens CB.
  • Journal Title: PLoS Genet. Volume: 13
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007000
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Osteocrin, a peptide secreted from the heart and other tissues, contributes to cranial osteogenesis and chondrogenesis in zebrafish (2017)
  • Author(s): Chiba A, Watanabe-Takano H, Terai K, Fukui H, Miyazaki T, Uemura M, Hashimoto H, Hibi M, Fukuhara S, Mochizuki N
  • Journal Title: Development. Volume: 144 Pages: 334-344
  • DOI: 10.1242/dev.143354
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Flow-Dependent Endothelial YAP Regulation Contributes to Vessel Maintenance. (2017)
  • Author(s): Nakajima H, Yamamoto K, Agarwala S, Terai K, Fukui H, Fukuhara S, Ando K, Miyazali T, Yokota Y, Sxhmelzer E, Belting H, Affolter M, Lecaudey, Mochizuki N
  • Journal Title: Dev Cell. Volume: 40 Pages: 523-536
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2017.02.019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Clarification of mural cell coverage of vascular endothelial cells by live imaging of zebrafish (2016)
  • Author(s): Ando K, Fukuhara S, Izumi N, Nakajima H, Fukui H, Kelsh RN, Mochizuki N.
  • Journal Title: Development Volume: 143 Pages: 1328-1339
  • DOI: 10.1242/dev.132654
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 血流によるメカニカルストレスに依存した新規血管新生機構の解析 (2018)
  • Author(s): 中嶋洋行、望月直樹
  • Organizer: 第26回日本血管生物医学会学術集会
• [Presentation] Hippo signaling determines the number of atrial cells that originate from the ALPM in zebrafish (2018)
  • Author(s): Hajime Fukui, Julien Vermot, Naoki Mochizuki
  • Organizer: Weinstein Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ang1/Ang2-Tie1/Tie2 signaling for hematovascular development in zebrafish (2018)
  • Author(s): NAOKi MOCHIZUKI
  • Organizer: IVBM 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The responses of endothelial cells to the flow (2018)
  • Author(s): Naoki Mochizuki
  • Organizer: Keystone symposia
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Endothelial YAP is regulated by flow-mediated mechanical stimuli and contributes to vessel stabilization in zebrafish (2017)
  • Author(s): 中嶋洋行、望月直樹
  • Organizer: 日本細胞生物学会
• [Presentation] 骨膜由来steocrin によるNa 利尿ペプチドファミリー分子の機能促進 (2017)
  • Author(s): 望月直樹 高野晴子 千葉彩乃 宮崎敬大
  • Organizer: 日本内分泌学会
  • Invited
• [Presentation] Endothelial YAP is regulated by flow-mediated mechanical stimuli through the regulation of F-actin and contributes to vessel maintenance (2016)
  • Author(s): Hiroyuki Nakajima, Naoki Mochizuki
  • Organizer: The Korea-Japan Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2016-12-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Visualizing mural cell coverage of vascular endothelial cells during zebrafish angiogenesis (2016)
  • Author(s): Naoki Mochizuki
  • Organizer: The Kloaster Seeon Meeting on Vascular Biology
  • Place of Presentation: Seeon, Germany
  • Year and Date: 2016-09-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Hippoシグナル依存性Bmp4転写調節による二次心臓領域（SHF）心房筋分化制御 (2016)
  • Author(s): 福井 一、望月直樹
  • Organizer: 第25回日本バイオイメージング学会学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2016-09-05
• [Presentation] スフィンゴシン1－リン酸輸送体による生体機能調節ー循環器発生と免疫についてー (2016)
  • Author(s): 望月直樹
  • Organizer: 第５８回日本脂質生化学会
  • Place of Presentation: 秋田
  • Year and Date: 2016-06-09
  • Invited
• [Remarks] 大阪大学連携大学院循環微小画像医学講座
  • URL: http://www.z-cv.jp/index.html
• [Remarks] 循環微小画像医学ー研究成果
  • URL: http://www.z-cv.jp/index.html
• [Remarks] 国立研究開発法人国立循環器病研究センター研究所細胞生物学部
  • URL: http://www.z-cv.jp/index.html