細胞外マトリックスの変形が駆動する全身体型の変化

• Project/Area Number: 19J40012
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• 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): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: クチクラ / 体型 / ショウジョウバエ / クチクラタンパク質 / 変形 / コルセット

Outline of Research at the Start

近年の発生生物学では、細胞の生み出す力による体の形づくりの機構が注目されてきた。だが、多細胞生物の体の形を規定する組織の多くは主に細胞外マトリックス(ECM)から成る。申請者は以前の研究で、ショウジョウバエ変態初期の体型変化において外骨格ECM(クチクラ)自体の変形が全身体型の劇的な変化を駆動することを明らかにした。
本研究ではこれを駆動する分子レベルの機構を明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

近年の発生生物学では、細胞が生み出す力(細胞の分裂・変形・並び替えなど)によって組織が変形して適切な体の形がつくられる仕組みが詳細に研究されてきた。だが、生物の体を構成する材料は細胞だけではない。多細胞生物の体の形を規定する組織～脊椎動物の内骨格や昆虫の外骨格など～は、主に細胞外マトリックス(ECM)から成る。これまで私はショウジョウバエの発生過程において、外骨格（クチクラ）自体の変形によって体の形がつくりだされる機構を研究してきた。そして、クチクラタンパク質Cuticular protein 11A (Cpr11A)およびTubby (Tb)が幼虫のクチクラの表面付近に層構造をつくりだすこと、そしてこの層構造がクチクラの胴囲方向の伸長を制限することによって幼虫の体型を細長くさせる働きを持つことを示してきた。本年度はこれらのタンパク質がクチクラ中で層構造をつくりだす分子機構の解明を目指して、各タンパク質に部分的な変異を導入した場合に層構造形成にどのような影響がもたらされるかを解析した。その結果、各タンパク質の中で特定の領域に変異を導入した場合に正常な層構造を形成できなくなることが分かった。今後は、個々の領域の役割（分子構造への寄与や、他の分子との相互作用など）の解析によって、各タンパク質による層構造形成機構を明らかにすることができると期待される。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A corset function of exoskeletal ECM promotes body elongation in Drosophila. (2021)
  • Author(s): Tajiri, R., Fujiwara, H., Kojima, T.
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01630-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ECMの変形による形づくり：ショウジョウバエ外骨格を例として (2021)
  • Author(s): 田尻怜子、藤原晴彦、小嶋徹也
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会 富澤基金メモリアルイベント特別ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] クチクラの異方的伸長がつくりだす昆虫の体型 (2020)
  • Author(s): 田尻怜子、藤原晴彦、小嶋徹也
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Insect body shapes sculpted by cuticle deformation (2020)
  • Author(s): Reiko Tajiri, Haruhiko Fujiwara, Tetsuya Kojima
  • Organizer: 第43回日本分子生物学会年会
• [Remarks] 幼虫の皮がコルセットとなりハエのスレンダーな体型をつくる
  • URL: https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/news/3903.html