2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K19296
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
梅田 眞郷 京都大学, 工学研究科, 教授 (10185069)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 細胞膜 / リン脂質 / 細胞骨格 / 変形能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫は地球上で最も多様化を遂げ繁栄している動物種であり、その中には進化過程において極度な小型化を達成した昆虫種も存在する。これらの微小昆虫も、大型高等動物と同様の複雑に構築された脳・神経組織、循環・消化器系を有している。従来、昆虫の小型化については、その形態学的な特性について研究が進められているが、その微小組織を構築する分子基盤についての研究はなされていない。申請者らは、体長数mmのモデル動物であるショウジョウバエをモデル動物として、その微小組織の構築単位である細胞の膜に着目して、その物理化学的特性の詳細な解析に着手した。
これまでの解析により、小型昆虫の細胞膜と変形能を解析した。キイロショウジョウバエの細胞株は、哺乳類の細胞株と比較して膜張力が著しく低く、高度に変形可能な形質膜を有していた。さらに、ショウジョウバエ細胞の形質膜では、ホスファチジルコリンではなくホスファチジルエタノールアミンが主要なリン脂質であり、かつリン脂質の非対称な分布が失われていることを見いだした。そして、この特異的なリン脂質組成や分布がショウジョウバエ細胞の高い変形能に寄与しており、その主要な要因がリン脂質スクランブラーゼXKRであることが明らかとなった。
本年度、細胞変形におけるXKRの機能を解析した。ショウジョウバエのXKRは哺乳類とは異なり構造的に活性化状態であり、ショウジョウバエ細胞の形質膜において内層と外層の双方向にリン脂質を輸送していることを見いだした。さらに、XKRは細胞骨格系タンパク質MOESINを介して細胞骨格依存的に細胞の変形能を向上させるだけでなく、リン脂質二重層自体の変形能を向上させていることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和1年度の研究により、細胞骨格の動態も脂質分子の運動の変化に伴って変化し、細胞の変形能制御に関わることが明らかとなった。特に、細胞膜と細胞骨格とを結ぶMOESIN分子が中心的役割を果たすことを見出し、追加の解析を行う必要が生じた。更に、当初予定していた細胞分画用のマイクロ流路の設計に遅れを生じ、マイクロ流路を用いた実験を次年度に繰越すこととなった。未使用額は、上記研究計画の遂行のための経費に充てる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) リン脂質スクランブラーゼXKRとMOESINタンパク質が如何に協働して細胞の変形能を制御しているのか、その詳細な分子機構を明らかにする。
2）マイクロ流路を用いることにより変形能に応じた細胞の分画・分取法を確立し、さらにCRISPR/Cas9システムによるゲノムワイドな遺伝子編集技術を駆使することにより、細胞の変形能を制御する分子群を網羅的に同定する。
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| Causes of Carryover |
令和1年度の研究により、細胞骨格の動態も脂質分子の運動の変化に伴って変化し、細胞の変形能制御に関わることが明らかとなった。特に、細胞膜と細胞骨格とを結ぶMOESIN分子が中心的役割を果たすことを見出し、追加の解析を行う必要が生じた。更に、当初予定していた細胞分画用のマイクロ流路の設計に遅れを生じ、マイクロ流路を用いた実験を次年度に繰越すこととなった。未使用額は、上記研究計画の遂行のための経費に充てる。
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