2016 Fiscal Year Research-status Report
収斂運動を効率化する周期性を持った細胞動態の分子基盤
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15K07088
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
鈴木 誠 基礎生物学研究所, 形態形成研究部門, 助教 (10533193)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 収斂運動 / ゼブラフィッシュ / アクトミオシン / 神経管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの解析から、アクトミオシンの動態が細胞側方端の退縮に先んじていることを明らかにしたが、このことは細胞表層の等方的なアクトミオシン収縮を異方的な形態形成運動に変換する機構が存在することを示唆している。そこでレーザー焼灼法によりF-アクチンを含む細胞表層を限局的に破壊し直後の細胞形態の変位を測定することで、細胞表層に存在する物理ストレスの方向性を解析した。その結果、破壊直後に細胞の形態が一過的に拡張することが観察された。また細胞の移動端側の破壊により移動端の退縮が観察されたことから、細胞内に異方的な収縮力が存在する可能性が支持された。
次に等方的な収縮を異方的な形態形成運動へ変換する機構を検証した。先行研究から収斂運動には細胞外基質の存在が必須であることが分かっている。また研究代表者は蛍光プローブで可視化した接着斑が収斂運動を起こす細胞の移動端側に偏在していることを既に見出している。以上から、異方的に形成された接着斑がアンカーとなり移動端側での細胞形態の退縮を抑制している可能性が考えられた。そこで細胞外基質との接着構造をインテグリンまたはラミニン遺伝子に対するアンチセンスモルフォリノを用いて阻害した上で細胞の動態を解析した結果、神経管形成過程における短時間の細胞の移動動態にも異常が生じることが分かった。今後はファイブロネクチンの阻害実験も組み合わせることにより更に検証を行う予定である。
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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
本年度に予定した計画の多くを実施することができた。更にインテグリンやラミニンの阻害実験を行った細胞でもレーザー焼灼を行うことにより、細胞内に生じる異方的な張力の発生機構としての接着斑の機能をより直接的に検証できると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析により、等方的なアクトミオシン収縮の発生機構とそれが異方的な細胞退縮に繋がる仕組みについて解析を進めてきた。加えて今後は細胞レベルの運動が組織レベルの収斂現象の効率化に繋がる仕組みについても検証する。その目的でF-アクチンの動態と移動距離を長時間にわたり解析し、個々の細胞が有するアクトミオシン周期の発生段階に従う変化と、その際の収斂運動の活性の変化の間の関連性を明らかにする。またアクトミオシンの周期の長さと組織収斂運動との関連性についても検証する。周期の強度に影響することが示唆された分子を阻害したドナー細胞を正常胚に移植するモザイク解析を行い、細胞と組織レベルでの収斂運動の間に存在する関連性を検証する。
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| Causes of Carryover |
ライブセルイメージング解析を重点的に行った影響で小分子阻害剤や分子生物学的解析に用いる消耗試薬の使用頻度が減り、結果としてそれらの購入に充てる費用が計画より減少した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
レーザー焼灼に用いるUVパルスレーザーが導入から時間が経過し出力が低下しているため次年度での交換を検討している。また長時間のライブセルイメージングを効果的に遂行するために光学系や胚培養装置の改良も計画しているため、それらに必要な機器や消耗品を購入するための追加費用に充てる予定である。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Mechanical regulation of three-dimensional epithelial fold pattern formation in the mouse oviduct2016
Author(s)
Koyama, H., Shi, D., Suzuki, M., Ueno, N., Uemura, T., Fujimori, T.
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Journal Title
Biophysical Journal
Volume: 111
Pages: 650-665
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mechanical roles of apical constriction, cell elongation, and cell migration during neural tube formation in Xenopus2016
Author(s)
Inoue, Y., Suzuki, M., Watanabe, T., Yasue, N., Tateo, I., Adachi, T., Ueno, N.
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Journal Title
Biomechanics and Modeling in Mechanobiology
Volume: 15
Pages: 1733-1746
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Differences in the mechanical properties of the developing cerebral cortical proliferative zone between mice and ferrets at both the tissue and single-cell levels2016
Author(s)
Nagasaka, A., Shinoda, T., Kawaue, T., Suzuki, M., Nagayama, K., Matsumoto, T., Ueno, N., Kawaguchi, A., Miyata, T.
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Journal Title
Frontiers in Cell and Developmental Biology
Volume: 4
Pages: 139
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 動物発生のバイオメカニクス2017
Author(s)
上野直人, 鈴木誠, 根岸剛文.
Organizer
日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
Place of Presentation
ウインクあいち（愛知県・名古屋市）
Year and Date
2017-01-19 – 2017-01-20
Invited
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