2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Interplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation |
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| Project/Area Number |
16H06484
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
見学 美根子 京都大学, 高等研究院, 教授 (10303801)
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2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 発生・分化 / 細胞・組織 / 脳・神経 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類脳発生過程において、新たに生まれたニューロンは組織内を移動して皮質や神経核の特定の層に整然と配置し、精緻な神経回路を形成する。しかし、細胞自身の形態や剛性、細胞を取り巻く物理的環境の劇的な変化が、如何にして脳組織構築の時間制御に寄与するのかは殆ど明らかでない。本研究では、原子間力顕微鏡などの微小力学計測技術と新規に開発する力センサープローブを用いた画像解析法を用い、発生中の脳における細胞と組織の力学的性質の時間依存的な変化を制御する分子機構を明らかにすることを目指す。また、このような「場」の力学的特性の変化が、神経幹細胞増殖、分化、細胞運動をフィードバック制御する未知の機構を同定することを目的とする。
本年度は核の硬さを決定するとされる核ラミナ分子の発現動態を解析し、遊走期の顆粒細胞でラミンAの発現が殆どなく、遊走完了後に弱い発現が始まること、この発現と同期して顆粒細胞の剛性が上昇することを見出した。そこでラミンAの発現調節機構を探索し、プロモーターCpG島のメチル化を調べたが発現前後で有意な差はないことが確かめられた。また核移動に伴う核膜の張力変化をモニターするプローブの開発を行なったが、標的とした核ラミナ分子ラミンBなどは強制発現すると核の物性そのものに影響が表れることが分かった。並行して、核移動を駆動する力が基質に伝わるのを可視化するため、牽引力顕微鏡法を確立し、顆粒細胞遊走に伴う応力分布を解析した。解析の結果核移動と同期して先導突起近位部に力の双極子が頻繁に表れ、同じ場所にアクトミオシンの一過的な集積があることが観察された。すなわち核移動は先導突起からのアクチンの牽引力に少なくとも一部依存することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
核発現分子の網羅的解析を行っていたところ、核ラミナ分子ラミンの発現が
動的に変動することが判明した。研究遂行上この本質を見極める必要があるためラミン分子の発現動態と制御機構の解析を行った結果、ラミンAの発現動態と同期して核の剛性が変化することが明らかになった。ラミンの発現変動がニューロン遊走と皮質形成に及ぼす生理的意義を引き続き探索する。
張力センサープローブの開発において、引張刺激で並列に繋いだ蛍光タンパク質の距離が変わる分子をデザインし、核ラミナ構成分子に挿入することを試みたが、標的分子の強制発現が核の剛性に影響することが判明した。そこで標的分子を新たに探索する必要が生じた。
核移動に伴い細胞外の基質に伝わる応力場を牽引力顕微鏡で測定する手法を開発した。遊走する顆粒細胞が発生する微弱な力を検出し、核前方の先導突起基部でアクトミオシンが収縮力を発生することを証明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ラミンAの発現と核の剛性に相関があることが明らかになったので、ラミンAを強制発現した際に核の硬さと組織内の遊走能にどの様な影響が表れるかを解析する。また核の硬さを測定する微小力学計測として原子間力顕微鏡による間接的な測定以外の方法を模索する。
牽引力顕微鏡が確立したので、組織内の細胞遊走を模倣するマイクロパターン基質を作成し、牽引力顕微鏡と蛍光分子（アクチン）のライブイメージングを組み合わせ、組織内遊走の力発生動態を明らかにする。
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[Book] 脳神経化学2018
Author(s)
森 泰生、尾藤 晴彦
Total Pages
368
Publisher
化学同人
ISBN
9784759817263
