2018 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of ciliary Calcium that initiate Left-Right Asymmetry
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17K15153
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
水野 克俊 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, 研究員 (00777774)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 左右軸 / 繊毛 / カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、体の左右軸決定に関わるノードの不動繊毛でのカルシウム動態の可視化を目指した。マウスの８日胚に見られるノードには、回転性の運動を行い流れを作り出す動繊毛とノード周縁部に局在する不動繊毛とが見られる。この不動繊毛は動繊毛により作り出された流れを感知することで左右の決定を行う。このとき、不動繊毛からカルシウムが流入すると推測されていたが、マウス胚性繊毛においてはっきりとしたカルシウム流入を可視化した研究はなかった。本研究では、繊毛由来のカルシウム流入を可視化を試みた。これまでに、我々はマウスのノード繊毛特異的にカルシウムセンサータンパク質GCaMP6を発現させ、繊毛におけるカルシウム濃度変化を可視化した。また、細胞質におけるカルシウムシグナルと繊毛におけるカルシウムシグナルの関係性を解析するために、繊毛でのGCaMP6とともに細胞質性のカルシウムセンサーとしてRGECO1を発現するラインを用いた解析を行った。その結果、細胞質、繊毛ともに非常に活発なカルシウム濃度の振動を示すことが明らかとなった。一方で、我々の研究により細胞質でのカルシウム上昇が繊毛へと流入することが示され、繊毛でのカルシウム濃度変化を論ずる上では、繊毛からのカルシウム流入と細胞質からのカルシウム流入を区別する必要があることが明らかとなった。我々は細胞質におけるカルシウムの阻害条件下において、ノードの左側繊毛特異的なカルシウム変動の存在を示し、繊毛由来のカルシウム流入の存在を示した。また、細胞質におけるカルシウムの振動頻度は、ノードの左側の細胞で高くなっており、繊毛に対するシグナルの下流に、細胞質におけるカルシウム振動が存在することが示唆された。これらの知見から、胚における対称性の破れに対して、カルシウムが重要な役割を有することが強く示された。
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