2020 Fiscal Year Annual Research Report
The mechanism of organ-size determination via social behavior of their progenitor cells in animal development
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18H02451
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
別所 康全 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
作村 諭一 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50324968)
中畑 泰和 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 准教授 (50390810)
松井 貴輝 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60403333)
笹井 紀明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80391960)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 体節 / 側線器官 / マウス / ゼブラフィッシュ / 遺伝子発現 / 有毛細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の発生過程において、胚は環境変化にさらされ、かつ生物の素過程はゆらぎに満ちている。しかし生物は生物種固有のサイズに発生し、その中の臓器等も均整のとれたサイズに形成されるので、サイズがロバストに決められるしくみが存在すると理解できる。細胞はゲノム情報に基づいてふるまい、細胞が集まって自律的に組織・器官をつくるので、細胞の社会性がサイズ決定のキーであると考えられる。本研究では、細胞の社会的ふるまいを新たな切り口に、脊椎動物の体節形成とゼブラフィッシュの側線器官形成をモデルとして、実験生物学と数理生物学を駆使することで、組織・器官のサイズがロバストに決められるロジックを明らかにすることを目的として研究を進めた。
ゼブラフィッシュ側線器官では、ユニットである感丘には感覚細胞である有毛細胞が15個程度含まれ、有毛細胞が水流を感知して細胞表面のMETチャネルが活性化されることによって、水流の情報を中枢神経系に伝える。我々は発生過程でMETチャネルを阻害すると有毛細胞数が減少し、感丘のサイズが小さくなることを見いだした。さらに、有毛細胞数の減少は細胞死によるものであることを明らかにし、METチャネル活性が高い細胞が細胞死を起こしやすいことを解明した。
また、発生期のマウスを抗てんかん薬であるバルプロ酸に曝露すると、体節の形態異常と脊椎骨の奇形が引き起こされることを明らかにした。バルプロ酸は体節原基において、細胞間の遺伝子発現振動の動機を乱すことによって体節の形態異常を引き起こすことを解明し、体節原基における動的な遺伝子発現変化の同調性が体節の正確なサイズ・形態を決めていることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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