基底小体へと伸長するユニークな膜構造のシリア位置制御における役割の解明

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K18543
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 根岸 剛文 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (30726576)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: カタユウレイボヤ / 繊毛

Outline of Annual Research Achievements

カタユウレイボヤ胚の表皮細胞の最終分裂では、中心体へと伸長し、細胞分裂方向を制御する膜構造が見られる。私のこれまでの研究によりこの膜構造の伸長先の中心体は分裂期に入る前に繊毛の基底小体へと変換することが分かっている。また、他のグループの研究によりこの繊毛がホヤの左右軸決定に関わる神経胚回転に必要であるという結果が報告されている。この繊毛における膜構造の役割を調べるため、まず本年度はこの繊毛のダイナミクスについて解析した。正常胚においてこの繊毛の動きをディスク回転式共焦点顕微鏡により観察したところ、繊毛が動く様子が観察できた。胚自体も神経胚回転中であり動いているため、繊毛の動きを正確に捉えることができなかったが、１）全ての繊毛が同じように動いていない、２）個々の繊毛も常に動いていない可能性を示す観察結果を得た。
また、他のグループの先行研究において、繊毛の動きを産み出すモータータンパク質であるダイニンの阻害剤により神経胚回転が阻害されることが報告されている。今回、この阻害剤処理により回転を阻害したカタユウレイボヤ胚において、左側特異的に発現するNodalの発現が阻害された。また、このNodalの発現時期を正常胚において詳細に観察したところ、回転終了直前で既に左側での発現が観察できた。このことは、カタユウレイボヤにおいて繊毛が引き起こす回転運動の結果というよりは、回転運動そのものがホヤの左右軸の確立に関わることを示唆している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究計画で注目している膜構造の伸長先である繊毛の位置はDishevelled(Dsh)により膜構造の極性を介して制御されており、Dshの機能阻害胚では繊毛の位置が細胞後方から中央へと変化する。また前年度までにDsh機能阻害胚では神経胚回転が異常になるとことを明らかにしていた。本年度はDsh機能阻害胚においても繊毛の動きを観察し、その機能阻害胚でのNodalの発現を観察する予定であったが、サンプリングやin situ hybridizationの条件検討に時間がかかり、計画を完遂することができなかった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、まずDsh機能阻害胚でのNodalの発現について解析し、膜構造が介する繊毛位置がホヤの左右軸にどのような影響を与えるかを示す。さらに、物理的に神経胚回転を止め、ホヤの左右軸への影響を観察する。これらの結果を併せ、膜構造-繊毛位置-神経胚回転-左右軸の関係を明らかにする。

Causes of Carryover

当初の計画通り、膜構造がシリアの位置をコントロールしていること、さらにこの位置のコントロールが正常に機能し ない場合、ホヤ左右軸の決定に重要な胚の回転運動が異常になることは明らかにできたが、実際に左右軸の確立に関わるかをこれまでに示すことができていない。このために、本年度はin situ hybridizationによるNodalの発現パターンによる解析をおこなったが、サンプリングや実験の条件検討に時間がかかってしまい、計画を完遂することができなかった。次年度は、確立したプロトコールにより繊毛位置が異常になり、神経胚回転が止まった胚のNodalの発現パターンを解析し、本研究計画の目的である膜構造の役割について示す。