| Project/Area Number |
22K06214
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
内田 清薫 (関根清薫) 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (00794398)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多羅間 充輔 九州大学, 理学研究院, 助教 (90756834)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | アクチン / 超解像イメージング / 組織形成 / ショウジョウバエ / 粗視化分子動力学モデル |
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| Outline of Research at the Start |
組織形成にともない個々の細胞形態は激しく変化するが、組織の統一性を維持するため細胞のサイズや動態には均一性も求められる。ショウジョウバエ気管上皮細胞では、アクチン細胞骨格による等間隔のストライプパターンが、均一な気管の内径に不可欠である。申請者らはこのパターンがアクチン微小集合体の異方的な融合により形成されることを見出した。これは、アクチンパターンが自己組織化され、それが組織の均一性獲得の基盤となることを強く示唆する。本研究ではこの仮説を実証するため、実験・理論双方のアプローチから、アクチン微小集合体によるパターン形成の機構、均一なアクチンパターンによる組織形態・動態の制御機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
組織形成にともない個々の細胞形態は激しく変化するが、組織の統一性を維持するため各細胞のサイズや動態には均一性が求められる。組織レベルでの細胞の均一性には、細胞のサイズや動態を規定する細胞骨格の均一性が重要と予想される。事実、ショウジョウバエ気管上皮細胞では、アクチン細胞骨格による等間隔のストライプパターンが、均一な内径の実現に不可欠である。申請者らは予備研究により、このストライプが特徴的な分子モーターやクロスリンカーを含むアクチン微小集合体の融合により形成されることを見出した。このことは、組織特異的なアクチン微小集合体により特徴的な細胞骨格パターンが自己組織化され、それが組織スケールの均一性獲得の基盤となることを強く示唆する。本研究ではこの仮説を実証するため、まず複数の組織でアクチン微小集合体の構成因子を同定する。その後、実験・理論双方のアプローチから、アクチン微小集合体によるパターン形成の機構、均一なアクチンパターンによる組織形態・動態の制御機構を解明する。これらの解析から、これまで謎に包まれていた均一な組織の形成原理の一端を示すことができると確信している。
2023年度は、気管上皮細胞におけるアクチンの等間隔ストライプパターンができる過程およびその形成機構について、これまでの成果をまとめて論文を発表し、複数の学会でシンポジウム講演を行なった。また、外生殖器周辺上皮細胞の集団移動におけるアクチン骨格動態の研究内容についても学会でのポスター発表を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2023年度は、気管上皮細胞におけるアクチンの等間隔ストライプパターンができる過程およびその形成機構について、これまでの成果をまとめて論文を発表することができた。また、この成果について高い評価を受け、複数の学会でシンポジウム講演を行った。学会でのディスカッションにより新たな共同研究が開始し、または新たな指摘を受けたため、進行中の研究をさらに深化させる展開ができた。また、外生殖器周辺上皮細胞の集団移動におけるアクチン骨格動態の研究内容についても研究が進展し、学会でのポスター発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、気管上皮細胞について、より正確なモデルの構築のためアクチンの安定性に異方性を加える予定である。さらに、そのモデルで予測されるアクチン繊維の配向と、現実の配向に相関が見られるかを調べるため、電子顕微鏡、偏光顕微鏡、および膨張顕微鏡法を駆使してアクチン微小集合体の中でのアクチン繊維の配向を明らかにしたい。
外生殖器周辺上皮細胞の集団移動におけるアクチン動態については、飲作用の関与をより明らかにするとともに、頂端ー基底膜軸の優位性制御に関わるMyo1dの機能に着目して研究を進め、左右非対称性への理解を進めたい。
心筋細胞の観察も進行中であるため、より早期の筋原繊維パターンと、カルシウム循環に関わる分子の機能欠損時の表現型解析を進めたい。
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