Stress-dependent structual and functional changes of primary cilia

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06172
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Ikegami Koji 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (20399687)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中里 亮太 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (30761803)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 一次繊毛 / 中心体 / ストレス / 浸透圧変化 / 微小管 / アクチン線維

Outline of Final Research Achievements

We examined multiple stresses for changes in primary cilia in response to extracellular stress and found that hyperosmotic stress caused shortening and loss of primary cilia. We also found that the shortening and loss of primary cilia due to hyperosmotic stress was accompanied by the loss of peri-centrosomal proteins at the base of primary cilia and by the hyper-formation of microtubules and actin fibers in the entire cytoplasm. Furthermore, we found that inhibition of polymerization of intracellular microtubules and actin fibers suppressed hyperosmotic stress-induced shortening and loss of primary cilia and loss of peri-centrosomal proteins. Taken together, these results demonstrate that hyperosmotic stress induces shortening and loss of primary cilia in a manner dependent on hyper-formation of intracellular cytoskeleton.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一次繊毛は人体の発生や形態形成に重要な役割を担っており，これまで多くの遺伝性先天性形態異常との関連が「線毛病」として研究されてきた。本研究により細胞外ストレスによる非遺伝性の一次繊毛の形態異常が提示されたことで，今後は環境因子による線毛病の発症を探究する新しい研究が展開されることが大いに期待される。また一次繊毛消失とがん化は密接に関わっていると考えられており，今回得られたストレスによる一次繊毛の短縮・消失は環境因子による細胞がん化のメカニズムの一端を説明する可能性もあり，将来的な疾患理解につながることが期待される。更に，一次繊毛短縮・消失を抑制する処理はそれらがん化を阻止する方法に発展しうる。