2013 Fiscal Year Research-status Report
器官形成時の組織の伸長と癒合を制御するDlg1の機能解析
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25460240
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
向後 晶子 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20340242)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
向後 寛 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (20282387)
松崎 利行 群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30334113)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 平面内極性 / 細胞極性 / 収斂的伸長 / 器官形成 / マウス / DLG1 / 心臓 / コルチ器 |
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| Research Abstract |
DLG1は、上皮細胞の極性形成などに関わるPDZ蛋白質である。我々はマウス器官形成時のPCPシグナル伝達におけるDLG1の機能を解明することを目的として本研究を計画し、計画に従い2013年度に以下の研究を行った。
1. DLG1が収斂的伸長に関与する可能性を、収斂的伸長が見られるコルチ器を用いて検証した。Dlg1 KOマウスではコルチ器長が有意に短く、有毛細胞の配列が乱れ、過剰な細胞列が出現する。有毛細胞の過剰列は、感覚上皮細胞の増殖停止異常や有毛細胞への分化亢進によっても生じるが、BrdU取り込み実験で、Dlg1 KOマウスの有毛細胞領域に増殖異常は見られなかった。また、コルチ器有毛細胞の総数は野生型マウスより有意に減少していた。このことから、Dlg1 KOマウスでは、有毛細胞配置の再編成をともなうコルチ器の組織伸長、すなわち収斂的伸長の抑制が上記表現型の原因となっていることが明らかになった。
2. DLG1がPCP因子の機能を修飾する可能性を検証するため、PCP因子の関与が報告されている心臓流出路の発生に関してDLG1の機能を検討した。まず、DLG1の発現部位については、二次心臓領域由来とされる、smooth muscle actin陽性の細胞で、周囲より強いDLG1の発現が認められた。また、PCP因子の関与が報告されている心臓流出路心筋細胞の形態は、Dlg1 KO胎仔でも正常であったが、Dlg1 KO胎仔では心臓流出路が短い傾向が見られた。PCPシグナル依存的に十分量の二次心臓領域の細胞が流入して心臓流出路が伸長することがその後の発生に必要であるが、DLG1はこの過程に関与することが予想された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の研究計画では、2013年度中にPCPシグナル経路に占めるDLG1の位置を特定することを目指していたが、現時点ではその完遂に至っていない。その理由としては主に以下の2点が挙げられる。
1点目は、DLG1がcdc42、GKAPと協働して中心体配置に関わる可能性を検証する計画の遅延である。これについては、中心体の可視化のために市販の抗γチューブリン抗体を購入し、その染色条件を検討してきたが、現時点ではコルチ器の表面観察に不可欠なphalloidinとγチューブリンとの多重染色に成功していないため、これに関連する解析が遅れている。
2点目は、収斂的伸長のメカニズム解明に関する計画の変更に伴う遅延である。計画では、Dlg1 KOマウスで収斂的伸長に異常が見られ、Dlg1の寄与が予想されたら、次は主にE-cadherin, N-cadherinといった細胞間接着分子に着目してそのメカニズムを解明する予定であった。しかし最近、コルチ器の収斂的伸長において、典型的な収斂的伸長とは異なる細胞の挙動が報告されるなど、そのメカニズムにはまだ不明な点が多い。収斂的伸長におけるDLG1の機能を解明するためには、コルチ器の収斂的伸長過程のどの素過程でDLG1が機能しているのかを詳しく調べる必要があると考え、cadherinに関する解析の前に、Dlg1 KOマウスにおけるコルチ器感覚上皮細胞の形態変化を正常マウスと比較することとし、現在その解析に着手している。以上の事情により収斂的伸長に関する解析は当初の計画よりもやや遅れているが、より多面的な結果が得られる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、以下の通り2013年度計画の早期完遂を目指す。
①γ-tubulin抗体による免疫染色方法を早急に確立する。新たなγ-tubulin抗体の導入も検討して、とくにコルチ器表面サンプルの観察に適用可能な染色条件を第一に確立し、収斂的伸長における中心体の細胞内局在を正常マウス、Dlg1 KOマウス双方で明らかにする。また二次心臓領域から心臓流出路への細胞移動においても中心体の配置を含めた細胞形態の異常の有無を検証する。
②Dlg1 KOマウスで中心体の細胞内配置に異常が見られたらcdc42,GKAPの細胞内局在、機能についても順次解析を行う。
③収斂的伸長におけるDLG1の役割を、コルチ器で形態学的に調べる。また、上皮細胞の収斂的伸長には細胞間接着の動的制御が重要であると言われているので、この過程に関わる因子とDLG1との機能的連関を生化学的、あるいは細胞生物学的手法で明らかにする。さらに、その他Dlg1と類似の表現型を示すPCP因子の挙動を、Dlg1 KOマウスで解析することによりDLG1のPCPシグナル経路における位置づけを明確にする。
2014年度前半に上記①-③を完遂することによって、PCPシグナル伝達においてDLG1が占める位置を明らかにし、2014年度半ば以降は、DLG1機能のレスキュー実験、DLG1機能の組織間比較の準備へと進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
2013年度に実施を計画していた、Dlg1 KOマウスにおける中心体の細胞内配置の解析への着手が遅れていること、また現在準備中の論文投稿が遅れているため、これらに要する費用が未使用となっている。
上記の研究項目の実施、論文投稿についてはいずれも2014年度前半に行い、ここで未使用分の費用を使用する予定。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Targeted deletion of the C-terminus of the mouse adenomatous polyposis coli tumor suppressor results in neurologic phenotypes related to schizophrenia.2014
Author(s)
Takanori Onouchi, Katsunori Kobayashi, Kazuyoshi Sakai, Atsushi Shimomura, Ron Smits, Chiho Sumi-Ichinose, Masafumi Kurosumi, Keizo Takao, Ryuji Nomura, Akiko Iizuka-Kogo, Hidenori Suzuki, Kazunao Kondo, Tetsu Akiyama, Tsuyoshi Miyakawa, Riccardo Fodde and Takao Senda
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Journal Title
Molecular Brain
Volume: 7
Pages: 21
DOI
Peer Reviewed
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