2018 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 / 細胞の選別 / 細胞接着分子 / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の発生にはいつも正確に同じ形を作るための精密な仕組みがある。その一つが細胞の区画化である。発生過程を通じて、系譜の異なる細胞同士が混ざり合わないことによって区画化が行われる。このような区画はコンパートメントと呼ばれる。コンパートメント境界は驚くほど真っ直ぐに維持され、パターン形成を行う際の基準として機能する。本研究では、コンパートメント境界の形成と維持を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、細胞から組織への一連の過程として理解することを目指す。研究代表者は優れた遺伝学が利用可能なショウジョウバエを用い、ライブイメージングに優れた表皮の上皮組織に見られるコンパートメント境界を研究モデルとして用いて研究を進めている。前研究代表者は前年度までにTLRファミリーに属する４つの遺伝子が表皮上皮組織において特徴的な発現パターンを有することを明らかにした。特に、Toll-1はコンパートメント境界と一致するシャープな発現境界を示した。このことから、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。そこで、当該年度は、Toll-1が接着分子として機能し、細胞間の接着性の違いによって細胞集団間の境界を維持する可能性を検証した。ショウジョウバエ由来の培養細胞S2が凝集塊を形成するかどうかを指標として遺伝子の機能解析を行い、Toll-1が細胞接着分子として機能することを示した。興味深いことに、Toll-1のこの活性に対し、アクチン細胞骨格の寄与はほとんどないことが示唆された。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
表皮上皮組織でコンパートメント特異的に発現するToll-1に焦点を絞り、上皮におけるTLR分子の機能の解析を進めた。Toll-1に蛍光タンパク質タグを導入し、GAL4/UASシステムによって遺伝子発現を誘導可能な系統を新たに作製した。さらに、培養細胞を用いた実験系を立ち上げ、多角的に分子の機能解析を行うことが可能になったことから、次年度も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 |
今回新たに樹立したToll-1の黄緑色蛍光タンパク質タグ付き過剰発現系統を用い、組織を用いてToll-1の機能解析を行う。培養細胞を用いた実験の結果と合わせてToll-1の接着分子としての機能を検証する。また、細胞形態やアクチン細胞骨格の動態を高い時間解像度で取得し、定量的な画像解析によって分子機能と細胞動態の制御の関係を明らかにする。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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