2016 Fiscal Year Annual Research Report
増殖因子―細胞間結合分子クロストークによる歯原性上皮・間葉細胞の分化機構の解明
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16H05548
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山田 亜矢 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (40295085)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保住 建太郎 東京薬科大学, 薬学部, 講師 (10453804)
犬塚 博之 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (20335863)
福本 敏 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30264253)
石河 真幸 東北大学, 大学病院, 助教 (60432936)
福島 秀文 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (70412624)
阪井 丘芳 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (90379082)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 再生医療 / 細胞間結合 / 増殖因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
口腔上皮から発生する歯や唾液腺をモデルとし、細胞間結合分子の１つであるギャップジャンクションに着目し、その分化や形態形成における役割を解明してきた。歯および唾液腺の発生段階における遺伝子発現について、マイクロアレー、SAGEライブラリー以外に、本年度においては新たにCAGEを用いた新しい包括的なスクリーニング法を用いて、候補分子群の発現パターンを明らかにした。遺伝子スクリーニングの結果、これまで分子としての存在が確認されているコネキシンおよびパネキシンファミリーの全てについて、その発現の有無を確認することができた。また以前我々の研究により明らかにしていた歯および唾液腺にて高い発現を示すコネキシン43については、唾液腺の器官培養系を用いた解析から、唾液腺上皮でのFGF10誘導性の細胞増殖の促進やERK1/2のリン酸化において、コネキシン43の有無が重要であることを見いだした。また同様の結果について歯の発生過程においても証明することができた。しかしながら、歯胚上皮でFGF10が存在する領域においては、コネキシン43の発現はそれほど強くないために、増殖因子シグナルの制御に関しては、FGF10に限り唾液腺よりも弱い反応であると考えられた。一方、BMPファミリー分子については、特にBMP2およびBMP4に関しては、コネキシン43依存的にERK1/2のリン酸化制御が行なわれていることが明らかとなり、硬組織特異的な細胞間結合と増殖因子シグナルのクロストークを見出すことができた。現在、各所ギャップジャンクション欠損マウスにおける器官形成の評価や、増殖因子の反応性について検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで歯胚上皮細胞におけるコネキシン43とTGF-βシグナルおよび唾液腺上皮におけるFGF10シグナルに関しては、そのクロストークに関する現象を見出していたが、これらの現象に関して、細胞内カルシウムレベルとの関連性や、細胞内ATP濃度との関連性など、新たな分子機構を明らかにすることができた。特に、各種遺伝子の転写活性を指標とした遺伝子発現評価としてCAGE法を用いた解析においては、それぞれの分子の時間的発現様式を網羅的に明らかにすることができ、予想よりも詳細な遺伝子発現解析を実施することができた。
さらにコネキシン43欠損マウスの歯および唾液腺の表現系に加え、新規ギャップジャンクション分子パネキシン3の欠損マウス、さらには両分子のダブル欠損マウスの解析から、何れの分子もエナメル質形成や象牙質形成に大きな影響を与えることが判明し、これまで明らかであった細胞レベルでのギャップジャンクション分子と増殖因子のクロストークについて、in vivoレベルでの表現系解析に繋げることができ、この点は大きく研究が進展した部分である。
以上の結果から、進捗状況は「計画以上に進んでいる」と判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
コネキシン43およびパネキシン3の単独欠損マウスおよびダブル欠損マウスの何れにおいても、歯に何らかの表現系が認められたため、包括的な遺伝子スクリーニングで得られた他の細胞間結合分子についても、その遺伝子の過剰発現および抑制実験を用い、既存のBMP、PDGFおよびFGFの応答性について検討する。その際、各種歯胚および唾液腺胚関連細胞株とともに遺伝子欠損マウス由来の初代培養細胞を用いて検討を行う。また、その中で新たに判明した分子機構に関しては、これら分子の発現抑制（siRNAやCas/CRIPERシステム）を用いて、詳細な検討を行う。これらの成果を基に、歯胚や唾液腺器官培養において、成長促進を促す技術開発に繋げていく。
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[Journal Article] Nephronectin plays critical roles in Sox2 expression and proliferation in dental epithelial stem cells via EGF-like repeat domains.2017
Author(s)
Arai C, Yoshizaki K, Miyazaki K, Saito K, Yamada A, Xue H, Funada K, Fukumoto E, Haruyama N, Iwamoto T, Takahashi I, Fukumoto S.
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Journal Title
Scientific Reports.
Volume: 7
Pages: 45181
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The SCFβ-TRCP E3 ubiquitin ligase complex targets Lipin1 for ubiquitination and degradation to promote hepatic lipogenesis.2017
Author(s)
Shimizu K., Fukushima H., Ogura K., Lien EC., Nihira NT., Zang J., North BJ., Guo A., Nagashima K., Nakagawa T., Hishikawa S., Watahiki A., Okabe K., Yamada A., Toker A., Asara JM., Fukumoto S., Nakayama K., Nakayama KI., Inuzuka H., Wei W.
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Journal Title
Science Signaling
Volume: 10
Pages: eaah4117
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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