2020 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of molecules that regulate the deformability of insect cells
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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, 名誉教授 (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、ショウジョウバエ等の小型昆虫の細胞膜は、その膜張力が哺乳類の細胞株と比較して著しく低く、高度に変形可能な形質膜を有していた。次に、細胞膜の変形能を制御する分子群について解析を進めた結果、細胞膜を構築するリン脂質二重層内外での脂質輸送に関わるリン脂質スクランブラーゼXKRが主要な役割を担うことを見出し、XKRが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ことが明らかとなった。
本年度は、リン脂質スクランブラーゼXKRの生物学的意義を解析する目的で、XKRを細胞・組織特異的に発現抑制したショウジョウバエを作製し、その機能異常を解析した。その結果、XKRを発現抑制した血液細胞（ヘモサイト）の変形能が著しく低下し、体液中で循環するヘモサイト数の著しい減少と、昆虫の心臓に相当するdorsal vesselでのヘモサイトの顕著な滞留が観察された。さらに、哺乳動物細胞にXKRを発現した場合にも、細胞膜の変形能が著しく上昇することが示され、XKRを介するリン脂質輸送により脂質二分子膜と細胞骨格の動態が協調して、細胞膜の変形が制御されることが明らかとなった。
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