2017 Fiscal Year Research-status Report
コンパートメント境界において局所的にアクチン細胞骨格を制御する分子メカニズム
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17K07402
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
梅津 大輝 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (60620474)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コンパートメント境界 / 自己組織化 / 細胞の選り分け / 細胞間認識 / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の発生過程において、系譜の異なる細胞同士が混ざり合わないことによって維持される境界が見られる。これらはコンパートメント境界と呼ばれ、パターン形成に重要な働きを持つと考えられている。本研究では、コンパートメント境界の形成と維持を細胞による組織構築の自己組織化の第一歩と位置づけ、その仕組みを分子から細胞、細胞から組織へとつながる一連の過程として理解することを目指す。当該年度は、研究代表者の先行プロジェクト（課題番号 15K18536）で同定した４つのTLRファミリー遺伝子の発現パターンの解析に取り組んだ。CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術により、これら４遺伝子の黄緑色蛍光タンパク質（Venus）ノックイン系統を樹立した。ショウジョウバエの上皮組織においてこれらの遺伝子の発現パターンをライブ観察したところ、すべての遺伝子がそれぞれ異なる発現パターンを示すことが明らかとなった。特に、Toll-1はシャープな発現境界を持ち、それはコンパートメント境界と一致したことから、Toll-1の発現量の違いが境界の維持に寄与する可能性が考えられた。また、細胞内局在の詳細な解析から、細胞表面におけるToll-1の局在は、隣接細胞の表面に提示されたToll-1との同種親和的な相互作用によって制御されることが示唆された。哺乳類ホモログであるTLR遺伝子群は免疫系の細胞表面において非自己の認識に関わることが知られる一方で、接着分子としての機能はほとんど知られておらず、TLR遺伝子群の新たな機能が示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
CRISPR/Cas9を用いた高効率のゲノム編集技術を用いることによって、候補遺伝子であったToll遺伝子群の４つの遺伝子について、蛍光タンパク質タグをノックインした系統を計画通りに本年度内に樹立することができた。どの遺伝子も興味深い発現パターンを示すことが明らかとなったが、コンパートメント境界の維持に最も示唆的な発現パターンを示すToll-1に絞って解析することで、次年度以降、研究計画通りの順調な研究の展開が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
樹立したToll-1の黄緑色蛍光タンパク質ノックイン系統を用い、細胞内局在や動態についての高い時空間解像度での解析や、アクチン細胞骨格との相互依存性などを検証する。また、培養細胞を用い、Toll-1の細胞間接着分子としての活性を検証するなど細胞生物学的なアプローチを展開する。細胞レベルでの局所的な相互作用が組織構築を駆動する仕組みを理解することで、発生過程で見られる自己組織化の原理の一端を解明することができると期待される。
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| Causes of Carryover |
ショウジョウバエ遺伝子組み換え体作製にかかる試薬を節約することで当初の研究計画と比較して経費を節約することができた。
論文投稿までに必要な付加的な実験を遂行するための物品費と、論文にまとめる段階において必要なフィードバックを得るために関連分野の専門家との研究打ち合わせなどを積極的に行うための旅費として使用する計画である。
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