Actomyosin-based control of tissue morphology

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K17799
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 進藤 麻子 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (60512118)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 発生生物学 / 創傷修復 / 表皮形成 / アクトミオシン / 化合物スクリーニング / アフリカツメガエル

Outline of Annual Research Achievements

細胞骨格アクチンとⅡ型ミオシンの複合体であるアクトミオシンは、細胞内で収縮力を発生し、動物の発生過程においては組織形態形成の駆動力として機能することが知られている。また、胚組織が損傷を受けた際、損傷の縁(創縁)にアクトミオシンが蓄積し、創縁を迅速に収縮させることにより創傷を数分で閉鎖することも知られる。正常な発生過程である組織形態形成におけるアクトミオシンの制御機構と比較し、創傷修復特有の迅速なアクトミオシンの動態制御には不明な点が多い。本研究ではアクトミオシンの収縮活性により駆動される胚表皮の創傷修復に着目し、胚組織特有の迅速な細胞動態を可能にするアクトミオシンの制御機序の解明を目指している。
アフリカツメガエル胚をモデルとして使用し、昨年度は創傷修復に関わる未知の分子を網羅的に検出するために化合物スクリーニング法を確立し、胚表皮においてアクトミオシンの収縮活性を制御しうる化合物を見出した。今年度は得られた候補分子のうち、複数の化合物が標的とした１つの受容体を候補分子として着目し、その機能解析を行った。受容体の機能を化合物やノックダウンにより阻害し、胚表皮の細胞形態、アクチンとミオシンの細胞内局在や活性をイメージングにより解析した。その結果、当受容体はアクトミオシンの収縮活性を弱める機能を持ち、表皮細胞の形態維持に必須であることがわかった。今年度行ったスクリーニング結果の解析により、胚表皮における新たなアクトミオシンの収縮活性制御分子を発見した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度開始した化合物スクリーニングにより、アクトミオシンの新たな制御分子が得られたことは大きな進歩であった。In vivoでの細胞レベルのイメージングや阻害剤・ノックダウンを併用することにより、候補分子として選定した受容体の機能を細胞生物学的に明らかにできたことは今後につながる成果である。一方で、候補分子の機能の解析は時間の関係から胚表皮の正常発生を対象としたものにとどまり、創傷修復における受容体の機能については今後行う予定である。本研究により、これまで着目されていなかった分子が発生中の表皮の形態形成に関わることが明らかになり、今年度の進捗状況は順調であったと言える。

Strategy for Future Research Activity

これまで、100種以上の化合物をスクリーニングし、得られた候補分子から1種の受容体に着目し機能解析を行った。今後は、初年度に確立した創傷修復の経時的変化を解析する手法を用い、受容体の創傷修復における機能を検証する予定である。また、スクリーニングで得られた他の候補分子の機能解析にも着手する。興味深いことに、スクリーニングにより当初計画していたイオンチャネルを阻害する化合物がアクトミオシン収縮活性を変化させる結果が得られている。今後はこれらの分子もアクトミオシンの制御因子の新たな候補分子として着目し、上述の受容体同様、胚表皮における機能を解析していく。

Causes of Carryover

得られた成果をもとに現在論文を執筆中であるが、投稿までに行うべき実験、受理までに要求されると見込まれる実験を行うために研究期間を延長する必要があった。化合物スクリーニングを開始したことにより予想外の発見があり研究は発展したが、新たに得られた候補分子の機能解析に時間を要したこと、新たに検証すべき課題が見出されたことも理由の１つである。