Spatiotemporal regulation of morphogen distribution

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20304
• Project/Area Number (Other): 17H06259 (2017-2019)
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2020); Single-year Grants (2017-2019)
• Research Field: Biology of Cells to Organisms, and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Inomata Hidehiko 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (60372166)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: モルフォゲン / 濃度勾配 / 時空間制御

Outline of Final Research Achievements

During the developmental processes, complex tissues of the embryo are formed by secreted proteins such as morphogen. Morphogens are secreted by the producing cells and diffuse through the extracellular space, forming a concentration gradient. It is known that cells differentiate into various tissues depending on local morphogen concentration. In this study, we have developed a novel method for spatiotemporal regulation of morphogen distribution in the embryo by light stimulation. Furthermore, we found that perturbation of morphogen distribution disrupts pattern formation. We think that this method will be a powerful tool for understanding the interactive mechanisms of morphogen dynamics and tissue patterning.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分泌タンパク質モルフォゲンが形成する濃度勾配は、組織パターン形成の中心的な役割を果たしている。さらに、モルフォゲンの分布は発生過程において動的に変動しており、モルフォゲン動態あるいはモルフォゲン分布のノイズに対して、胚が再現性良く組織パターンを形成するメカニズムは不明な点が多い。本研究成果は、人為的に胚内のモルフォゲン分布を時空間的にコントロールすることが可能であり、モルフォゲン動態に擾乱を付与することで、組織パターン形成に与える影響を詳細に解析することが可能である。