2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of prevalent molecular mechanisms for cell competition
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21H05039
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤田 恭之 京都大学, 医学研究科, 教授 (50580974)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井垣 達吏 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (00467648)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 細胞競合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者の藤田と分担研究者の井垣が密に連携し合いながら、細胞競合の制御因子を網羅的に同定する。「細胞競合を誘起する細胞間認識機構」と「細胞競合を制御する普遍的な分子メカニズム」という２つの重要課題の解決を目指す。
１）哺乳類培養細胞系を用いた細胞競合制御タンパク質の同定（藤田）
2021年度の研究によって、細胞競合における敗者細胞のhomeostatic cell densityが低いことが細胞競合を誘起する重要なメカニズムとなっていることが明らかになってきた。このことは、細胞がcompacted conditionをストレスとして感知する閾値の違いが細胞競合の原因の一つであることを示唆している。すなわち、細胞競合と接触阻害(contact inhibition)のメカニズムに何らかの共通項があることをも示している。さらに、このhomeostatic cell densityの制御因子の一つとして、これまで藤田の研究室で同定したMahjongが関わっていることが明らかになりつつある。
２）ショウジョウバエを用いた細胞競合制御タンパク質の同定（井垣）
ショウジョウバエ遺伝学的スクリーニング：ショウジョウバエ複眼原基において、遺伝的モザイク法によりScribble遺伝子あるいはHel25E（RNAヘリカーゼ）遺伝子に変異をもつ細胞集団（赤色色素で標識）をモザイク状に誘導すると、近接する野生型細胞との細胞競合を介して組織から排除される。2021年度は、これらの細胞競合モデル系において、野生型細胞（細胞競合の勝者）のみに変異原化合物EMS誘導性変異あるいはCRISPR-Cas9誘導性ノックアウト変異をホモ接合に導入し、細胞競合が抑制されて変異細胞が排除されなくなる系統（サプレッサー系統）のスクリーニングを行い、複数の分子を同定することに成功した。
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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
藤田、井垣ともにそれぞれの実験系にて研究は順調に進展し、実験系やスクリーニング系を確立することができた。藤田は細胞競合と接触阻害のメカニズムに何らかの共通項があることを見出し、さらに、それらに関わっている分子としてMahjongを同定することに成功した。井垣もスクリーニング系を用いて大規模遺伝学的スクリーニングを開始し、すでに複数の興味深い候補因子を同定することに成功している。2022年度以降の研究を進展させるためのfoundationを築くことができ、今後さらなる発展が大いに期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、藤田と井垣が、細胞競合現象を制御する分子を同定する。同定した分子の機能を互いの系で解析し、得られた知見をフィードバックさせることによって、動物種を超えた普遍的な分子メカニズムの解明を目指す。2022年度は以下の研究計画を実施する。
１）哺乳類培養細胞系を用いた細胞競合制御タンパク質の同定（藤田）
2022年度は、Mahjongの上流、あるいは下流で機能する分子のスクリーニングを進めることによって、細胞競合の本質的な理解を目指す。特に、Mahjongに結合することが明らかになったCOP9 complexに焦点を当てて、細胞密度依存的にどのようなメカニズムによってMahjongの発現が制御されているかについてその分子メカニズムに迫る。
２）ショウジョウバエを用いた細胞競合制御タンパク質の同定（井垣）
ショウジョウバエ遺伝学的スクリーニング：ショウジョウバエ複眼原基において、遺伝的モザイク法によりScribble遺伝子あるいはHel25E（RNAヘリカーゼ）遺伝子に変異を誘導することによって確立したスクリーニング系を用いて、2022年度はさらにスクリーニングを遂行するとともに、同定した分子の細胞競合における役割について機能解析を進めていく。
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