2015 Fiscal Year Research-status Report
細胞の不均一性を基盤とした組織形態形成のメカニズム
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15K21065
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
進藤 麻子 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60512118)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 組織形態形成 / 細胞骨格 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
胚における組織発生において、組織特異的に発現される分化マーカーが検出される細胞集団は均一な分子的性質を持つと考えられてきた。一方で、分化後に継続される組織形態の変遷過程では、組織を構成する細胞はそれぞれが異なる隣接細胞との位置関係を持つため、各々が異なる形態変化や移動を行っている。そのような細胞動態の不均一性を制御する機序には不明点が多く、その解明は生物学的な課題の一つとなっている。本研究では、組織を一定の軸にそって伸ばす細胞運動である収斂伸長運動をモデルとし、典型的な収斂伸長運動を示すアフリカツメガエル胚を対象として、組織内における細胞駆動力の分配と発動の制御機序の解明を目的とした。細胞駆動力として細胞骨格アクチンとミオシンの複合体であるアクトミオシン、その制御機序として非古典的Wntシグナルである平面内細胞極性経路に着目した。収斂伸長運動ではアクトミオシンが特定の細胞の特定の位置で活性化されると細胞が適切な方向に移動することが知られており、アクトミオシンの配置は上述した細胞動態の不均一性の基盤となっている。本年度は、アクトミオシンの組織内での分配パターンを抽出するため、アクトミオシンの活性を反映するとされるアクチン繊維の一時的な蓄積を、アクチン繊維マーカーをモザイク状に発現させることで、隣接細胞のそれと区別しながらライブイメージングの撮影をおこなった。また、アクトミオシンの制御因子として着目した平面内細胞極性経路(Planar cell polarity: PCP)経路の構成分子を可視化し、アクチン繊維の動態との関連を検討した。組織内における分配パターンは未だ検証中ではあるが、細胞内におけるアクトミオシンの分配機構の手がかりが得られ、さらにこれまで見られなかった細胞接着面を介した隣接細胞同士の相互作用の可能性も見出された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
アクチン繊維マーカーをモザイク状に発現し、収斂伸長運動の長時間タイムラプスを撮影し、活性化アクトミオシンの分配パターンを解明しようとしたところ、組織内で優位にアクトミオシンが活性化される細胞集団が存在する傾向はあるものの、明確なパターンの抽出には時間を要している。そのため、優位にアクトミオシンを活性化する細胞の存在の有無に関しては未だ不明なままであり、この点は引き続き検証が必要である。一方で、アクチン繊維マーカーのモザイク状発現から間接的に活性化アクトミオシンのライブイメージングを行ったところ、隣接細胞同士の相互作用の可能性が見出された。これをさらに詳細に解析したところ、常に一定の極性をもってアクトミオシンが配置されることが判明した。アクトミオシンの分配パターンの解析にはさらなる検証が必要と判断したことから、次年度に予定していた平面内細胞極性経路の構成分子（PCP蛋白質）の可視化を今年度に前倒しして行った。その結果、PCP蛋白質の局在はアクトミオシンの極性と関連があり、アクトミオシンが活性化される部位で平面内細胞極性経路の構成分子も同様の動態を示すことがわかった。しかし、アクトミオシンの極性の特性を検出するためには各細胞の軸（胚の前後軸に相当）を把握しなければならず、軸の方向を定義するための指標となるものの発見にも時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
アクチン繊維マーカーの局在の煩雑さ故に、活性化アクトミオシンの分配パターンの解析に時間を要していることから、今後はPCP蛋白質の組織内分配パターンにも着目し、解析する。これは、アクトミオシンとPCP蛋白質の動態が類似していることを見出した今回の成果から、PCP蛋白質の局在にもなんらかの分配パターンが存在する可能性が新たに生じたためである。また、次年度に予定していたアクトミオシンの活性化に必要な細胞内カルシウム動態のイメージングに取りかかり、細胞内のカルシウム上昇が活性化アクトミオシンの分配制御に関わるかを検証する。なお、アクトミオシンを優位に活性化する細胞が存在する場合に有効な実験方法として当初計画に含まれる各歳暮の移動能の均一性の検証は、PCP蛋白質の分配パターンに明らかな傾向が見出されたのちに行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当初、計画の一段階目に設定していた長時間タイムラプスの解析による活性化アクトミオシンの分配パターンの解析に遅れが生じたため、それ以降の計画が先送りになった。次年度に計画していたPCP蛋白質の局在解析を前倒しし、新たな現象を発見したものの、その解析の要となる胚の軸の定義に時間を要したことも計画の遅れの理由にあげられる。これらの遅れから、次年度の使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上述のように遅れは生じたものの、PCP蛋白質の局在やアクトミオシンの隣接細胞間での相互作用など、今後の計画に有用な結果は得られており、今後は当初計画していた内容に加え、それらを発展させた計画も遂行する。
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