収斂運動を効率化する周期性を持った細胞動態の分子基盤

• 研究課題/領域番号: 15K07088
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 鈴木 誠 基礎生物学研究所, 形態形成研究部門, 助教 (10533193)
• 研究協力者: 上野 直人 ; 高田 慎治 ; 矢部 泰二郎
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 収斂運動 / ゼブラフィッシュ / アクトミオシン / 神経管 / 低分子GTP結合タンパク質

研究成果の概要

本研究では動物の胚発生における集団的細胞運動の典型例である収斂運動で観察された周期的な細胞運動の意義とそれを保証する分子機構の解明を目的とし、ゼブラフィッシュ胚を用いた解析を行った。その結果、神経上皮細胞の表層における周期的かつ等方的なアクトミオシン収縮は移動端側の細胞突起と細胞外基質の相互作用を介して異方的な細胞退縮に繋がること、それが神経管の形成過程でおこる収斂運動に頑強性を与えることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アクトミオシン骨格と細胞の挙動の周期性は他の器官形成過程でも報告が相次いでおり、その新たな意義を明らかにした本研究の成果は動物に保存された集団的細胞運動の基本原理の理解に繋がることが期待される。また細胞の集合に基づく神経管の形成機構は哺乳類胚でも尾部領域で観察されることから、本研究の成果の更なる発展は神経管の形成異常により発症するヒト先天異常である神経管閉鎖障害の病態理解に貢献することが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Elasticity-based boosting of neuroepithelial nukleokinesis via indirect energy transfer from mother to daughter (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoyasu Shinoda, Arata Nagasaka, Yasuhiro Inoue, Ryo Higuchi, Yoshiaki Minami, Kagayaki Kato, Makoto Suzuki, Takefumi Kondo, Takumi Kawaue, Kanako Saito, Naoto Ueno, Yugo Fukazaawa, Masaharu Nagayama, Takashi Miura, Taiji Adachi, Takaki Miyata
  • 雑誌名: PLoS Biology 巻: 16 号: 4 ページ: 2004426-2004426
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.2004426
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ZNRF3 functions in mammalian sex determination by inhibiting canonical WNT signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Harris A.、Siggers P.、Corrochano S.、Warr N.、Sagar D.、Grimes D.T.、Suzuki M.、Burdine R.D.、Cong F.、Koo B-K.、Clevers H.、Stevant I.、Nef S.、Wells S.、Brauner R.、Ben R.B.、Belguith N.、Eozenou C.、Bignon-Topalovic J.、Bashamboo A.、McElreavey K.、Greenfield A.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 21 ページ: 5474-5479
  • DOI: 10.1073/pnas.1801223115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Skin regeneration of amphibians: A novel model for skin regeneration as adults (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Hitoshi、Kudo Nanako、Todate Momoko、Shimada Yuri、Suzuki Makoto、Tamura Koji
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 60 号: 6 ページ: 316-325
  • DOI: 10.1111/dgd.12544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical regulation of three-dimensional epithelial fold pattern formation in the mouse oviduct (2016)
  • 著者名/発表者名: Koyama, H., Shi, D., Suzuki, M., Ueno, N., Uemura, T., Fujimori, T.
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 111 号: 3 ページ: 650-665
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2016.06.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical roles of apical constriction, cell elongation, and cell migration during neural tube formation in Xenopus, Biomechanics and Modeling in Mechanobiology (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Inoue, Makoto Suzuki, Tadashi Watanabe, Naoko Yasue, Itsuki Tateo, Taiji Adachi, Naoto Ueno
  • 雑誌名: Biomechanics and Modeling in Mechanobiology 巻: 15 号: 6 ページ: 1733-1746
  • DOI: 10.1007/s10237-016-0794-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Differences in the Mechanical Properties of the Developing Cerebral Cortical Proliferative Zone between Mice and Ferrets at both the Tissue and Single-Cell Levels. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagasaka, A., Shinoda, T., Kawaue, T., Suzuki, M., Nagayama, K., Matsumoto, T., Ueno, N., Kawaguchi, A. and Miyata, T.
  • 雑誌名: Front Cell Dev. Biol. 巻: 25 ページ: 139-139
  • DOI: 10.3389/fcell.2016.00139
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Mechanical regulation of folding and tubulogenesis of Xenopus neural plate (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Inoue, Y. & Ueno, N.
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
  • 招待講演
• [学会発表] 脳の発生からみる上皮組織の折りたたみと管形成の力学制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 誠
  • 学会等名: 第41回日本バイオレオロジー学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanical regulation of closing movement and morphology of Xenopus neural tube (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Yasue, N. & Ueno, N.
  • 学会等名: 17th International Xenopus conference
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanical regulation of epithelial folding and tubulogenesis of neural tube (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: 12th GfE School “Imaging and Modeling Development”
  • 国際学会
• [学会発表] 神経管の閉鎖運動と形状決定の力学制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 誠, 上野 直人
  • 学会等名: 第12回日本ツメガエル研究集会・第4回次世代両生類研究会合同シンポジウム
• [学会発表] 神経管の閉鎖運動と形状決定の力学制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 誠
  • 学会等名: 日本発生生物学会秋季シンポジウム2018
• [学会発表] 動物発生のバイオメカニクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野直人, 鈴木誠, 根岸剛文.
  • 学会等名: 日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: ウインクあいち（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2017-01-19
  • 招待講演
• [学会発表] Periodic actomyosin contractility contributes to convergence movement during neurulation in zebrafish (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Suzuki, Naoto Ueno.
  • 学会等名: 18th International Congress of Developmental Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Distinct intracellular Ca2+ dynamics regulate apical constriction and differentially contribute to neural tube closure (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Suzuki, Masanao Sato, Hiroshi Koyama, Naoto Ueno.
  • 学会等名: 第27回日本数理生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Distinct intracellular calcium ion dynamics regulate apical constriction and differentially con- tribute to neural tube closure (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Ueno, N.
  • 学会等名: The 22nd International Congress of Zoology (OIST, Okinawa)
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学（沖縄県、恩納村）
  • 国際学会 / 招待講演