2017 Fiscal Year Annual Research Report
ショウジョウバエを用いた細胞競合機構の遺伝学的解明
| Project Area | Cell competition: a mechanism for survival of the fittest in the multi-cellular community |
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| Project/Area Number |
26114002
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井垣 達吏 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (00467648)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高松 敦子 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20322670)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 細胞競合 / 遺伝学 / 細胞間相互作用 / ショウジョウバエ / 数理解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞競合とは、近接する同種の細胞間で適応度のより高い細胞 (勝者) が低い細胞 (敗者) を排除する現象である。本研究では、ショウジョウバエ上皮細胞競合モデルを用いて、細胞競合の制御に関わる因子群を網羅的に同定し、その役割と分子機序を遺伝学的に明らかにすることを目的とする。これまでに、約9,000系統のショウジョウバエ突然変異系統を樹立してスクリーニングを行い、近接する極性崩壊細胞（細胞競合の敗者）を排除することができないelimination-defective (eld) 変異系統8系統を単離した。この中でも特に強いeld表現型を示すeld-4系統の責任遺伝子として細胞表面リガンドSasを同定し、またSasの受容体として機能する受容体型チロシンフォスファターゼPTP10Dをin vivo RNAiスクリーニングにより同定した。さらに、SasおよびPTP10Dタンパク質が細胞競合の敗者となる極性崩壊細胞の排除を駆動するメカニズムを明らかにした。平成28年度は、Sas-PTP10Dを介した細胞競合の生理的役割を明らかにするため、PTP10Dを欠損したショウジョウバエ変異体の表現型解析を行った。その結果、PTP10D変異体では生殖幹細胞の数が有意に増加していることを見いだした。一方、別のeld系統として単離されたeld-5について、その責任遺伝子としてserpin5を同定し、serpin5により制御されるTollシグナルの活性化がこの細胞競合を強く抑制することを見いだした。さらに、この細胞競合を強く抑制する染色体欠失領域を見いだし、その責任遺伝子としてchico（IRSホモログ分子）を同定した。
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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
本研究は、ショウジョウバエ上皮細胞競合モデルを用いて細胞競合制御因子を網羅的に探索・同定し、その細胞競合における役割と動作機序を明らかにしていくものである。これまでに、極性崩壊細胞を細胞競合の敗者として排除するのに必要な勝者細胞側の遺伝子（eld-4）として細胞表面リガンドSasを同定するとともに、その受容体タンパク質PTP10Dを明らかにしてそれらの動作機序を明らかにした。また、eld-5の責任遺伝子としてserpin5を同定し、serpin5により制御されるTollシグナルを介した細胞競合制御機構の一端を明らかにした。さらに、IRSホモログ分子chicoをヘテロに欠失するとこの細胞競合が強く抑制されることを見いだした。以上の経過から、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、PTP10D変異体の表現型の詳細な解析を進め、Sas-PTP10Dを介した細胞競合の生理的役割を明らかにしていく。また、Tollシグナルを介した細胞競合制御機構の全貌を明らかにすべく、遺伝学的解析を進める。さらに、IRSホモログ分子chicoを介した細胞競合制御メカニズムの遺伝学的解析を進める。またこれと並行して、ロトカ・ヴォルテラモデルを応用した細胞競合の数理モデル解析を進める。具体的には、細胞極性崩壊（scribノックダウン）による細胞競合のダイナミクス解析と数理解析を進め、その過程を記述する数理モデルを構築する。
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