2013 Fiscal Year Annual Research Report
細胞社会における集団細胞移動の動的理解と制御メカニズム
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24687027
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
倉永 英里奈 独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, チームリーダー (90376591)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 集団細胞移動 / 器官形成 / ショウジョウバエ / 上皮組織 / カドヘリン / ライブイメージング / 生殖器官 / 数理モデル |
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| Research Abstract |
研究代表者は、個体における細胞移動の作動機序を解明する目的で、発生過程でみられる集団細胞移動に注目した。ショウジョウバエでは、雄性生殖器官をとりまく細胞集団が円周状に移動することで、輸精管の左右非対称なループ形成に寄与する。この過程において、個体の中で細胞移動がどのように制御されているのか、移動の開始や他の細胞との相互作用に関与する分子メカニズム、及び器官形成を成し遂げる細胞の動的制御機構を解明し、細胞社会の中で細胞移動を制御する普遍的分子メカニズムを明らかにすることを本研究の目的とする。平成25年度では、生殖器官の回転における集団細胞移動様式の解明を試みた。
回転中の上皮組織を組織学的に観察したところ、興味深いことに、上皮細胞間接着分子であるカドヘリンの細胞間局在が確認されたことから、上皮組織の細胞は、互いに接着を保ったまま集団で移動していることが示唆された。カドヘリンにGFPが融合したタンパク質を発現するトランスジェニックショウジョウバエを用いてライブイメージングを行った結果、上皮組織に含まれる細胞は、互いにつなぎ替え（細胞陥入）を頻繁に起こしながら同じ方向に向かって動いていく様子が観察された。細胞陥入に必要とされるカドヘリンとミオシンのノックダウンにより、生殖器の回転異常が確認された。つなぎ替えの方向性には左右で非対称性があることが、定量解析より明らかになり、そのバイアスはミオシンの偏った局在に依存することが明らかになった。つなぎ替えの左右非対称性が集団細胞移動を誘導するのに十分であるかどうか、数理モデル研究者との共同研究により、コンピューターシミュレーションの作成を行った。その結果、in silicoの2D上皮シート内における細胞移動が確認された。以上の成果は現在論文投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究計画当初には、まだ上皮組織の集団移動に関する具体的なメカニズムは明らかでなかったが、上皮組織単独での回転、上皮として接着を保ったままの集団移動、細胞の陥入とその方向を決める左右非対称な細胞平面のねじれの発見など、非自明な現象について次々に明らかとなっており、物理的理論と数理モデルからの考察によって確認できた。論文は投稿中であり、計画以上の達成度であると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
力学的考察は数理モデル研究者との共同研究により引き続き推進する。加えて分子メカニズムの詳細な解析を開始する予定である。方法としては、生殖器の回転を誘導する上皮細胞集団を組織から取り出してマーカーを用いてＦＡＣＳによりソートする。これら集団細胞移動する細胞のRNA-seq解析を行う。移動する細胞と移動しない細胞、時期特異性、雌雄特異性に関して、多角的なトランスクリプトーム解析を行う事で、集団移動に関わる遺伝子群のスクリーニングを行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度では、遺伝子発現解析に伴う委託が必要となるため、費用確保の必要性が生じた為。
移動に関与する遺伝子群のトランスクリプトーム解析費用として使用する予定である。
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Research Products
(15 results)
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[Journal Article] In vivo monitoring of caspase activation using a fluorescence resonance energy transfer-based fluorescent probe.2014
Author(s)
Yamaguchi, Y., Kuranaga, E., Nakajima, Y., Koto, A., Takemoto, K., and Miura, M.
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Journal Title
Methods Enzymol.
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] RNA binding mediates neurotoxicity in the transgenic Drosophila model of TDP-43 proteinopathy.2013
Author(s)
Ihara R, Matsukawa K, Nagata Y, Kunugi H, Tsuji S, Chihara T, Kuranaga E, Miura M, Wakabayashi T, Hashimoto T, Iwatsubo T.
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Journal Title
Hum Mol Genet.
Volume: 22(22)
Pages: 4474-4484
DOI
Peer Reviewed
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