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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Wntリガンドの動態計測に基づく組織発生機構の解析

Research Project

Project/Area Number 21H02498
Research InstitutionCenter for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences

Principal Investigator

高田 慎治  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (60206753)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords遺伝子 / 細胞 / 発生・分化 / シグナル伝達
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、分泌シグナルの拡散状態の違いに注目し、それを生み出す分子機構とその生物的意義を検討することを研究の中心に据え、以下の3つの問いを設定している。(1) 複数の複合体構造や異なる拡散性を取りうるという特徴は、Wntの種類や発現細胞の違いに関わらず共通にみられることか、それとも多様性があるのか。(2)拡散性が異なる状態への移行はどのように制御されるのか。(3)低拡散状態と高拡散状態の各々が持つ生物学的意義とは何か。
これらの問いに対して、今年度に得られた主たる成果は以下のとおりである。
(1) 内在のWntが実際に複合体を形成するのかを検討するために、Wnt3aが発現することが知られている胎生7日相当のエピブラストを誘導する培養系の確立を試みた。しかしながら、誘導効率が十分ではなく、目的とする細胞を効率よく誘導するための条件検討を引き続き行う予定である。 (2) ゲノム編集により樹立した内在のWntに蛍光蛋白を付加さたノックインフィッシュを用いて、内在性Wntの観察・測定を引き続き行った。その結果、蛍光付きタンパク質は比較的高い拡散能を有していることが蛍光相関分光解析より明らかになったが、その一方で実際にWntが付加した蛍光タンパク質の拡散が本当に高いのかどうかについてはより慎重な解析が必要であるとの結論に達した。(3) 前年度までの解析により、WntおよびsFRPの種類により相互の結合性が異なることが示されたことから、その特異性の意義を培養細胞系とアフリカツメガエルの初期胚を用いて解析した。その結果、WntとsFRPが複合体形成することと、細胞膜表面への親和性の間には相関関係があり、sFRPと複合体を形成することによってWntは細胞膜上の特定タンパク質(HSPG)と結合するものと考えられた。さらに、HSPGと Wnt3aとの結合性を免疫沈降法により確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

エピブラスト細胞の誘導系の確立などが予定通りに進まず手間取ってはいるものの、WntとsFRP分子間で見出された結合の特異性が、実際に細胞膜分子への親和性と高く相関することから、WntとsFRPが複合体を形成する生物学的意義を解明する糸口が見出されたのではないかと考えられる。この点では予想以上の期待が持たれることから、研究全体としては概ね順調に進んでいるものと判断できる。

Strategy for Future Research Activity

sFRPによるWntの拡散機構の制御を研究の軸にしつつ、アフリカツメガエルやゼブラフィッシュでのWntのイメージングと定量的解析、マウス変異体を用いた遺伝学的解析と組み合わせることにより、Wntの拡散機構とその意義についての理解を深めていきたい。

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] エクスター大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      エクスター大学
  • [Int'l Joint Research] バルセロナ大学(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      バルセロナ大学
  • [Journal Article] Intercellular exchange of Wnt ligands reduces cell population heterogeneity during embryogenesis2023

    • Author(s)
      Hatakeyama Yudai、Saito Nen、Mii Yusuke、Takada Ritsuko、Shinozuka Takuma、Takemoto Tatsuya、Naoki Honda、Takada Shinji
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 1924

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37350-x

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ripply suppresses Tbx6 to induce dynamic-to-static conversion in somite segmentation2023

    • Author(s)
      Yabe Taijiro、Uriu Koichiro、Takada Shinji
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 2115

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37745-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Wnt 2022 EMBO | the Company of Biologists workshop and Yamada conference2023

    • Author(s)
      Kikuchi Akira、Takagi Junichi、Takada Shinji、Ishitani Tohru、Minami Yasuhiro
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 28 Pages: 249~257

    • DOI

      10.1111/gtc.13014

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Role of paracrine Wnt signaling in body axis elongation of mouse embryos2022

    • Author(s)
      S. Takada
    • Organizer
      The 68th NIBB Conference "Principles of cell communiction in the tissue "
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mutual regulations between Wnt11 and core PCP components establish planar cell polarity.2022

    • Author(s)
      Y Mii, M Suzuki, H Koyama, R Takada, M Matsuyama, T Fujimori, S Takada
    • Organizer
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative analysis of diffusing population of endogenous Wnt8 protein in zebrafish2022

    • Author(s)
      Yabe T., Mii Y. and Takada S.
    • Organizer
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exosome-mediated secretion of Wnt3a is promoted by Wnt-binding protein sFRP22022

    • Author(s)
      TH Nguyen Tran, S. Takada, S. Uchiyama, R. Takada
    • Organizer
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Different modification states of heparan sulfate proteoglycans are differently involved in spatial distribution of Wnt11 and in feedback regulation of planar cell polarity2022

    • Author(s)
      M. Suzuki, S. Takada, Y. Mii
    • Organizer
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Wnt gradient formation by dynamic exchange of abundant heparan sulfate-bound and rare freely diffusing ligands2022

    • Author(s)
      Y Mii, K Nakazato, C-G Pack, T Ikeda, Y Sako, A Mochizuki, M Taira, S Takada
    • Organizer
      EMBO Workshop Long-distance cell-cell signalling in development and disease
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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