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三次元形態構築に必要な表皮細胞の力学的特性とその分子機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaDiscovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms
Project/Area Number 16H01456
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsama Woman's and Children's Hospital

Principal Investigator

松尾 勲  地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 病因病態部門, 部長 (10264285)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords発生・分化 / 神経管閉鎖 / 三次元形態 / Wntシグナル / 表皮細胞 / 力学的特性 / 哺乳動物胚
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までに、神経管の閉鎖過程において神経と表皮の境界では、幹細胞マーカーを発現する未分化な前駆細胞が存在すること、神経管が閉鎖するタイミングで、カノニカルWntシグナルと下流エフェクター分子であるGrainyhead-like 3(Grhl3)によって前駆細胞は、表皮外胚葉へ分化すること、また、ES細胞から表皮細胞への分化系においては、Grhl3は、F-actin豊富な大型の表皮細胞を誘導すること、大型の表皮細胞の誘導には、カノニカルWntに加えて、ノンカノニカルWntが関与していることを明らかにしている。本年度は、分化した表皮細胞が、どのように神経管閉鎖運動を進行させるのか、主にマウス胚の個体レベルで解析を進めた。
まず、ノンカノニカルWntとGrhl3が実際に相互作用しているかどうか検討するため、Grhl3変異マウス胚を解析した。結果、Grhl3欠損胚では、Vangl2タンパク(ノンカノニカルWnt経路のコア分子)及び標的であるリン酸化ミオシンの発現が低下したこと、Vangl2とGrhl3遺伝子の二重変異マウスでは、神経管閉鎖異常が重篤化したことから、Grhl3とノンカノニカルWnt経路が相互作用していることが分かった。分子機構としては、Grhl3タンパクの細胞内局在を解析すると、表皮分化後に核内から細胞質へと移動しノンカノニカルWnt経路を活性化することが示唆された。更に、より細胞質内又はより核内で局在させるようなGrhl3タンパク質を発現させて、表現型を解析したところ、表皮細胞の誘導や神経管閉鎖の進行には細胞質内でGrhl3が分布することが必要であることが分かった。以上の結果から、Grhl3遺伝子は、核内で転写因子として表皮細胞分化を誘導するだけでなく、細胞質内でノンカノニカルWnt経路を活性化することで神経管閉鎖運動に働いている可能性が強く示唆された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] DKFZ-ZMBH Alliance/Institute of Molecular Biolog, Mainz(Germany)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical perspectives on the anterior-posterior axis polarization of mouse implanted embryos2017

    • Author(s)
      Matsuo I., and Hiramatsu R.
    • Journal Title

      Mech Dev.

      Volume: 144(Pt A) Pages: 62-70

    • DOI

      10.1016/j.mod.2016.09.002

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Coordinately Co-opted Multiple Transposable Elements Constitute an Enhancer for wnt5a Expression in the Mammalian Secondary Palate.2016

    • Author(s)
      Nishihara H., Kobayashi N., Kimura-Yoshida C., Yan K., Bormuth O., Ding Q., Nakanishi A., Sasaki T., Hirakawa M., Sumiyama K., Furuta Y., Tarabykin V., Matsuo I., and Okada N.
    • Journal Title

      PLoS Genet.

      Volume: 12(10) Issue: 10 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1006380

    • NAID

      120005997729

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] GRHL3 triggers epithelial morphogenesis from differentiation in uncommitted ectodermal progenitors during neural tube2018

    • Author(s)
      Chiharu Kimura-Yoshida, Kyoko Mochida, Takeomi Mizutani, Isao Matsuo
    • Organizer
      International Young Scientists Workshop on Neural Development & Stem Cells 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Surface ectoderm specification of uncommitted ectodermal progenitors in the neural plate border is crucial for neural tube closure2017

    • Author(s)
      Chiharu Kimura-Yoshida, Isao Matsuo
    • Organizer
      50th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 神経管閉鎖時におけるGrainyhead-like 3遺伝子発現表皮細胞の機能解析2017

    • Author(s)
      木村一吉田千春、持田京子、水谷武臣、松尾勲
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス神経管閉鎖過程におけるGrainyhead-like 3の機能解析2017

    • Author(s)
      松尾 勲、木村一吉田 千春
    • Organizer
      Wnt研究会2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Fate specification of neural plate border by canonical Wnt signaling and Grhl3 is crucial for mammalian neural tube closure2016

    • Author(s)
      Chiharu Kimura-Yoshida, Kyoko Mochida, Kristina Ellwanger, Christof Niehrs, and Isao Matsuo
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-11-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 大阪母子医療センター研究所病因病態部門

    • URL

      http://www.mch.pref.osaka.jp/research/embryology/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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