胆管をモデルとした、管腔構造の発達とチューブ構造形成を制御するメカニズムの解明

• Project Area: Regulation of polarity signaling during morphogenesis, remodeling, and breakdown of epithelial tubular structure
• Project/Area Number: 24112519
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 谷水 直樹 札幌医科大学, 医学部, 講師 (00333386)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: チューブ構造 / 肝臓 / 胆管 / 転写因子 / 上皮バリア機能 / 管腔構造 / 上皮管腔 / 幹・前駆細胞 / ３次元培養 / 基底膜

Research Abstract

上皮細胞が構成するチューブ状の組織は、それぞれが生理機能を発揮するために最適なサイズの管腔構造を形成している。我々は、肝臓の胆管をチューブ状組織構造のモデルとして用いて、管腔形成およびそのサイズを調節する分子メカニズムについての研究を行った。まず、胎仔および新生仔のマウス肝臓から、肝前駆細胞と胆管上皮細胞を分離し、遺伝子発現プロファイルの比較を行い、上皮細胞への分化過程で発現上昇する遺伝子を同定した。さらに、肝前駆細胞の３次元培養系において候補分子の強制発現を行って、管腔サイズへの影響を検討した。その結果、胆管上皮細胞特異的な転写因子であるgrainyhead like-2(Grhl2)が管腔形成を促進する作用を持つことを見出した。Grhl2の強制発現によって上皮バリア機能が亢進したことから、Grhl2が上皮細胞のtight junction構成分子であるClaudinの発現を制御している可能性を考えた。Claudin(Cldn)分子の発現を解析したこところ、Cldn3および４の発現が高くなっていることが明らかになった。さらに、Grhl2のターゲット分子の一つとしてRab25を同定し、Rab25がCldn4のTJへの局在を制御していることも明らかになった。以上のように、Grhl2は、TJの機能的成熟を促して、上皮形態形成を促進していることを明らかにした。さらに詳細なメカニズムを明らかにするために、Grhl2のターゲット分子の網羅的な解析を行った。今後は、遺伝子発現プロファイルの解析によって得られた情報をもとに、管腔形成やサイズ調節の機構をさらに詳細に明らかにすることに取り組んでいく。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Differentiation capacity of hepatic stem/progenitor cells isolated from D-galactosamine-treated rat livers. (2013)
  • Author(s): Norihisa Ichinohe, Tanimizu N, Ooe H, Nakamura Y, Mizuguchi T, Hirata K, Kon J, Mitaka T
  • Journal Title: Hepatology Volume: 57 Issue: 3 Pages: 1192-1202
  • DOI: 10.1002/hep.26084
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Wnt5a Signaling Mediates Biliary Differentiation of Fetal Hepatic Stem/Progenitor Cells (2013)
  • Author(s): Kakinuma S, Kiyohashi K, Kamiya A, Sakamoto N, Nitta S, Yamanaka H, YoshinoK, Fujiki J, Murakawa M, Kusano-Kitazume A, Shimizu H, Okamoto R, Azuma S, Nakagawa M, Asahina Y, Tanimizu N, Kikuchi A, Nakauchi H, and *WatanabeM
  • Journal Title: Hepatology Volume: (in press) Issue: 6 Pages: 2502-2513
  • DOI: 10.1002/hep.26293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of grainyhead-like 2 in the formation of functional tight junctions. (2013)
  • Author(s): Tanimizu, N. and Mitaka, T.
  • Journal Title: Tissue Barrier Volume: 1 Issue: 1 Pages: e23495-e23495
  • DOI: 10.4161/tisb.23495
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hepatic biliary epithelial cells acquire epithelial integrity but lose plasticity to differentiate into hepatocytes in vitro during development. (2013)
  • Author(s): Tanimizu N, Nakamura Y, Ichinohe N, Mizuguchi T, Hirata K, Mitaka T.
  • Journal Title: J Cell Sci Volume: 126 Pages: 5239-5246
  • DOI: 10.1242/jcs.133082
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] α1- and α5-Containing laminins regulate the development of bile ducts via β1-integrin signals. (2012)
  • Author(s): Tanimizu N., Kikkawa Y., Mitaka T. and Miyajima A.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 287 Issue: 34 Pages: 28586-28597
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.350488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Grainyhead-like 2 regulates epithelial morphogenesis by establishing functional tight junctions through the organization of a molecular network among claudin3, claudin4, and Rab25. (2012)
  • Author(s): Senga K., Mostov K. E., Mitaka T., Miyajima A., and Tanimizu N.
  • Journal Title: Mol Biol. Cell Volume: 23 Issue: 15 Pages: 2845-2855
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-02-0097
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 肝上皮細胞による組織構造形成 (2012)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Journal Title: 生化学 Volume: 84 Pages: 658-665
  • NAID: 10031058942
• [Journal Article] 胆管の発生と制御機構 (2012)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Journal Title: 肝胆膵 Volume: 65 Pages: 73-82
• [Presentation] 細胆管反応を伴うマウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の増殖および分化能の解析 (2014)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第13回日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] マウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の性状解析 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第１２回再生医療学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2013-03-23
• [Presentation] Lineage plasticity of cholangiocytes and hepatocytes. (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹、三高 俊広
  • Organizer: The 20th Annual Meeting of the Japanese Society for the Research of Hepatic Cells
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 細胆管反応を伴うマウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の性状解析 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹、市戸 義久、西川 祐司、三高 俊広
  • Organizer: 第46回北海道病理談話会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] 肝臓の上皮細胞の分化可塑性および組織形成を制御する分子メカニズムの解析 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: ２０１３年度日本生化学会北海道支部 日本生物物理学会北海道支部 北海道分子生物学研究会合同シンポジウム 生命現象の分子レベルでの解明
  • Place of Presentation: 札幌
  • Invited
• [Presentation] 転写因子grainyhead like-2による上皮細胞の形態形成および分化可塑性の制御 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹、三高 俊広
  • Organizer: 第３６回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Hepatic biliary epithelial cells alter the differentiation potential during the development. (2012)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: American Society of Cell Biology 2012
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2012-12-16
• [Presentation] マウス正常および障害肝での肝細胞供給システムの解明 (2012)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第１９回肝細胞研究会
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2012-06-29
• [Presentation] 肝臓の発生過程における胆管上皮細胞の肝細胞分化能の変化 (2012)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第１１回日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] A transcription factor grainyhead-like 2 regulates epithelial morphogenesis by promoting the formation of the apical lumen. (2012)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第４５回日本発生生物学会・第６４回細胞生物学会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2012-05-30
• [Book] “Laminins: Structure, Biological Activity and Role in Disease” Chapter 6 (2013)
  • Author(s): Naoki Tanimizu, Yamato Kikkawa, Toshihiro Mitaka
  • Total Pages: 156
  • Publisher: Nova Publishers
• [Book] Laminins, Biological activty and disease (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Publisher: Nova Science Publishers, Inc.
• [Remarks] 札幌医科大学フロンティア医学研究所組織再生学部門
  • URL: http://web.sapmed.ac.jp/canpath/Tissue_Development_%26_Regeneration/Tissue_Devel%26Regen.html
• [Remarks] 札幌医科大学 フロンティア医学研究所 組織再生学部門
  • URL: http://web.sapmed.ac.jp/canpath/Tissue_Regeneration/zu_zhi_zai_sheng_xue_bu_men.html