2020 Fiscal Year Research-status Report
細胞質流動が胚発生中のオルガネラ配置変化に及ぼす影響の解明
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19K06681
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
木村 健二 関西学院大学, 理工学部, 講師 (40644505)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞質流動 / 初期発生 / 極性形成 / 受精卵 / キネシン / 核配置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞内の流れとして知られている細胞質流動が卵の発生に果たす役割を明らかにすることを目的として研究を進めている。研究モデルとして用いた線虫C. elegansの受精卵ではキネシン(kinesin-1)に依存した細胞質流動が受精直後から約10分間生じる。これは最初の体軸である前後軸極性が確立する前である。興味深いことに、この流れはランダムに方向が変わるという特徴（”Circulation”タイプ）を示す。これまでの研究により、この細胞質流動の間に精子核（精子由来の染色体と中心体の複合体）が大きな動きを示すことを見出していたため、引き続き、精子核の動態の解析例を増やし、十分なデータ取得に努めた。具体的には、精子核を蛍光タンパク質で標識した株を用いて顕微鏡撮影を行い、精子核の細胞内配置の経時的な変化を受精直後から定量化した。この解析により、精子核は必ず卵の貯精嚢に近い側から侵入し、その後、徐々に侵入点から離れていくことがわかり、さらにこの移動は卵ごとにばらつきが大きい確率的な過程であることがわかった。細胞質流動と精子核の移動方向および速度はほぼ一致した。キネシンの抑制で細胞質流動を止めると精子核の移動は見られなくなり、また小胞体の断片化により流れの集団性を失わせた状態（”Agitation”タイプ）にしても精子核の移動が見られなくなることを確認した。以上の結果は、ある程度安定した集団的な細胞質流動が精子核を精子侵入点から押し流し、その細胞内配置を変えることを示している。驚くべきことに、一部の精子核は侵入点から逆側まで押し流され、将来の前後軸が逆転することも確認された。本研究により細胞質流動が精子核配置を変えることで線虫胚の極性形成（前後軸決定）に影響することが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞質流動が初期発生に及ぼす影響として、線虫の受精卵に侵入した精子核の移動を見出し、その経時的な位置変化を定量化する手法を確立した。すでにこの実験系を用いて２種類の細胞質流動（”Circulation”タイプと”Agitation”タイプ）が精子核配置へ及ぼす影響を評価できており、明確な違いがでることを確認できている。これらの研究成果をまとめた論文を責任著者として作成・投稿し、すでに受理されている。以上から進捗状況はおおむね順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はさらに受精卵で生じる細胞質流動が発生に果たす役割およびメカニズムを明らかにしていく。このためゲノム編集技術等を用いて、細胞質流動の原動力を生むキネシンに関連する線虫の変異体群を新たに樹立していく予定である。それらを用いて細胞質流動の発生時期や流れ方を変えたときの発生に及ぼす影響を調べていく。さらにキネシンの活性が受精卵でタイミングよく発揮されるメカニズムとその意義も明らかにすることを目指す。
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| Causes of Carryover |
遺伝子導入実験に用いるために購入した微量注射装置・エッペンドルフFemtoJet 4iがキャンペーンで安くなったため、次年度使用額が生じた。残額は本研究計画に必要な線虫の変異体を樹立するのに必要な消耗品の購入費に充てる予定である。
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