2017 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of cellular heterogeneity for collective cell movement during tissue morphogenesis
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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, 理学研究科, 助教 (60512118)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 形態形成 / 収斂伸長運動 / アクトミオシン / 平面内細胞極性経路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、胚発生過程の組織形態形成を担う細胞集団運動において、個々の細胞が隣接する細胞と同一の動態を取らない「不均一性」の重要性に着目し、組織の形態変化における細胞骨格アクトミオシンの動態とその制御機構を明らかにした。
本研究で組織形態形成のモデルとして着目した収斂伸長運動は、組織を一定の軸に沿って細長くする細胞集団運動であるが、その駆動力はアクトミオシンが細胞間接着面を収縮させることによるものと考えられていた。本研究では新たに数理モデルを用いて、アクトミオシンの収縮活性の組織内での分配が組織形態変化の効率に及ぼす影響を検証した。その結果、隣接する細胞同士が異なるタイミングで共有する細胞間接着面を収縮させると、組織がより効率的に伸長することが示された。興味深いことに、すべての細胞が均一にアクトミオシンを活性化して細胞間接着面を収縮させると、組織を伸長させるためにはより強い収縮力が必要となり、不均一な収縮活性が組織形態形成に有利な駆動力となることが予測された。この結果をもとに、収斂伸長運動のモデルであるアフリカツメガエル胚の脊索形成のライブイメージングを行なったところ、収縮する細胞間接着面の両側の細胞ではアクトミオシンが交互に活性化しており、シミュレーションで示唆された効率的に組織を伸長するアクトミオシンの収縮モードと一致することがわかった。さらに、収斂伸長運動の制御分子機構の１つとして知られる平面内細胞極性 (Planar cell polarity (PCP)) 経路を構成する蛋白質が、収縮する細胞間接着面特異的に局在しアクトミオシン収縮活性の頻度を制御することが示唆された。本研究は組織形態形成における細胞駆動力の不均一性の意義を示し、さらにPCP経路の細胞駆動力に対する新たな役割を提唱した。本研究の成果は現在論文投稿中である。
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