2019 Fiscal Year Research-status Report

胚葉運命分離に関わる核移動と非対称なPeelingを制御する機構の解析

Research Project

Project/Area Number	19K06694
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	高鳥直士首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (70404960)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	胚発生 / 細胞極性 / 発生運命決定
Outline of Annual Research Achievements	胚発生により細胞が多様化する仕組みを理解することは，発生生物学の主要命題の一つである．胚葉形成はこの多様化の過程における初期の重要なイベントである．しかし，中胚葉運命と内胚葉運命を別々の割球に分離する機構が細胞レベルで理解されている例は少ない．ホヤ胚では，中内胚葉細胞の細胞核の移動に依存したNot mRNAの局在と非対称分配が中・内胚葉運命の分離に重要である（Takatori et al., Dev. Cell, 2010）．核の移動方向はPI3Kシグナルの偏在により決まる（Takatori et al., Dev. Cell, 2015）．さらに，mRNAの非対称分配には，隣接する細胞の表層張力により中内胚葉細胞が変形させられることが重要である（未発表）．最重要目標はNot mRNAを中胚葉側に分配させる仕組みを理解することである．そのために本研究では，細胞にかかる力と細胞の形の変化に注目して，①隣接細胞の表層張力を制御し，中内胚葉細胞の変形を介して分裂装置と分裂溝を定位させる仕組み，②核と将来の分裂溝の相対的位置関係を決める仕組みを調べる．今年度は隣接細胞の表層張力または細胞周期の長さを，複数種のタンパク質の発現と機能を制御することで変化させ，中内胚葉細胞の娘細胞の発生運命への影響を確認した．その結果，隣接細胞の表層張力と細胞周期の長さが中胚葉と内胚葉の運命決定に重要であることがわかった．レスキュー実験により細胞周期の長さと表層張力のエピスタシスについても，概要が明らかになった．細胞周期制御因子の特定とクローニングを進めており，隣接細胞の周期を長くしている仕組みの解析に取り掛かる準備を進めている．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究材料の産卵シーズンの真っ只中に研究活動が制限され，100％の力で研究を進めることができなかった．しかし，細胞制御因子の系統解析・探索や細胞形態の変化の統計的処理などに取り組むことで，可能な限り研究を進めている．
Strategy for Future Research Activity	研究への制限が解除されないので，研究計画がさらに不確定なものとなっている．隣接細胞の細胞周期を長くする仕組みの解析を優先して，限られた時間で結果を出せるようにしたい．BrdUの取り込み，PCNAなどのマーカータンパク質の発現，Cdk, cyclin, CKIなど細胞周期制御因子の活性化のタイミングを免疫染色法などで調べ，細胞周期のどの部分が，どのような仕組みで長くなっているか調べる．因子の発現，局在や活性化のタイミングがいつから隣接細胞と中内胚葉細胞で異なるのか調べる．違いの時空間的パターンから，違いをもたらす機構を推定し，検証する．
Causes of Carryover	コロナウイルスの感染拡大防止のため，2月以降研究活動が制限された．材料とするホヤの産卵シーズンは，12月から6月であり，研究活動が盛んになる時期に研究が制限されたため，本来予定していた支出を行うことができなかった．