2018 Fiscal Year Annual Research Report
Reconstructing epithelial invagination by a wave of ERK activity
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16K21629
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小椋 陽介 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (20733158)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 器官形成 / 細胞間シグナル伝達 / 形態形成 / 上皮 / Sos / Ras / ERK / 画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、上皮細胞増殖因子ー細胞外シグナル調節キナーゼ（EGF-ERK）経路の活性化の時空間パターンを解析し、上皮の陥入運動を様々な位置とサイズで誘導する仕組みを明らかにすることを目的としている。前年度までに、細胞膜でのSosの集積が、細胞質でのERK活性化を介してミオシンの集積を制御していることを明らかにした。本年度は、細胞質と核でのERK活性を分割して解析して新たな発見につなげる基盤を構築するために、コンピュータープログラムを作成した。また、そのプログラムを、EGF-ERK経路の活性についての知見が蓄積されている神経外胚葉の背腹軸パター二ングに適用し、細胞質と核でのERK活性化の様式に差異があることを新たに見出した。具体的には、以下のような知見を得た。
（１）神経外胚葉において、ERK活性を細胞ごとに平均化して算出した。それらのデーターをコンピューターで解析し、背腹軸に沿ったERK活性の勾配をグラフ化した。この解析からは、細胞質と核それぞれにおけるERK活性の勾配の立ち上がりの継時的な変化が明らかになった。
（２）１の時系列データーを定量的に解析することによって、核でのERK活性の勾配が細胞質でのそれに比べて急激に立ち上がることを示した。このような差異が見られる理由として、EGFシグナル自体が、細胞質から核へのERKの移行を促進している可能性が考えられる。また、そのことによって、細胞質での段階的なERK活性勾配が、明瞭な境界をもつ核でのERK活性化のON-OFFパターンへと変換されている可能性がある。
１、２の内容を論文として報告した。また、プログラムはwebページで公開した。細胞質でのERK活性化パターンは、Sosの活性化の光遺伝学的な操作によって人工的に操作できることが昨年報告された。そこで、その実験系を入手し、Sosの活性化がミオシンの集積や細胞運動をどのように引き起こすかに関して解析を進めている。
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