Wntと平面細胞極性因子の相互作用による細胞極性の形成

• 研究課題/領域番号: 18K14720
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分44020:発生生物学関連
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 三井 優輔 基礎生物学研究所, 分子発生学研究部門, 助教 (70634129)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: Xenopus / アフリカツメガエル / Wnt / モルフォゲン / 平面細胞極性 / PCP / イメージング / 超解像イメージング / ヘパラン硫酸

研究成果の概要

平面細胞極性(PCP)は動物に広く保存され、多くの組織で見られる「細胞の方向性」の情報である。分泌性シグナル蛋白質Wntは平面細胞極性を方向づけることが示されている。これまで、Wntの濃度勾配が存在し、個々の細胞がそこから極性の情報を読み取る可能性が考えられているものの、そもそも濃度勾配が存在するのか否か、という根幹において情報が欠如している。本研究では平面細胞極性に関与が知られるWnt蛋白質の分布を可視化し、必ずしも濃度勾配的に分布しているわけではないことを明らかにした。さらにその分布に「コアPCP因子」と呼ばれる平面細胞極性の必須因子群が関わることを見いだした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、分泌性のシグナル蛋白質であるWntは濃度勾配によって位置情報を与える物質「モルフォゲン」の一種と捉えられており、この文脈にそって、組織平面内の細胞の方向性である「平面細胞極性」もWntの濃度勾配によって向きが揃えられていると考えられてきた。しかし、本研究からWnt蛋白質の分布が必ずしも濃度勾配的ではないことが判明し、さらに平面細胞極性の必須因子であるコアPCP因子はWntの分布に関与することが示された。これは従来のモルフォゲンの範疇にとどまらないWntの作用機序に対する理解を大きく前進させるものである。

研究成果

• [国際共同研究] University of Ulsan College of Medicine(韓国)
• [国際共同研究] Biozentrum, University of Basel(スイス)
• [国際共同研究] The University of Hong Kong(中国)
• [雑誌論文] Quantitative analyses reveal extracellular dynamics of Wnt ligands in Xenopus embryos (2021)
  • 著者名/発表者名: Mii Yusuke、Nakazato Kenichi、Pack Chan-Gi、Ikeda Takafumi、Sako Yasushi、Mochizuki Atsushi、Taira Masanori、Takada Shinji
  • 雑誌名: eLife 巻: 10 ページ: 55108-55108
  • DOI: 10.7554/elife.55108
  • NAID: 120007041648
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of Wnt/PCP signaling through p97/VCP-KBTBD7-mediated Vangl ubiquitination and endoplasmic reticulum-associated degradation (2021)
  • 著者名/発表者名: Feng Di、Wang Jin、Yang Wei、Li Jingyu、Lin Xiaochen、Zha Fangzi、Wang Xiaolu、Ma Luyao、Choi Nga Ting、Mii Yusuke、Takada Shinji、Huen Michael S. Y.、Guo Yusong、Zhang Liang、Gao Bo
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 7 号: 20 ページ: 2099-2099
  • DOI: 10.1126/sciadv.abg2099
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Asymmetric requirement of Dpp/BMP morphogen dispersal in the Drosophila wing disc (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Shinya、Schaefer Jonas V.、Mii Yusuke、Hori Yutaro、Bieli Dimitri、Taira Masanori、Pluckthun Andreas、Affolter Markus
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 6435-6435
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26726-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optogenetic relaxation of actomyosin contractility uncovers mechanistic roles of cortical tension during cytokinesis (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Kei、Miura Haruko、Ishida Motohiko、Mii Yusuke、Kinoshita Noriyuki、Takada Shinji、Ueno Naoto、Sawai Satoshi、Kondo Yohei、Aoki Kazuhiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1038/s41467-021-27458-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heparan Sulfate Clusters Regulate Distribution and Signaling of Wnt Morphogens (2020)
  • 著者名/発表者名: Mii Yusuke
  • 雑誌名: Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｇｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｇｌｙｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 巻: 32 号: 190 ページ: E205-E211
  • DOI: 10.4052/tigg.2006.7E
  • NAID: 130007942381
  • ISSN: 0915-7352, 1883-2113
  • 年月日: 2020-11-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heparan Sulfate Proteoglycan Clustering in Wnt Signaling and Dispersal (2020)
  • 著者名/発表者名: Mii Yusuke、Takada Shinji
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: 8 ページ: 631-631
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.00631
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improvement of Phycocyanobilin Synthesis for Genetically Encoded Phytochrome-Based Optogenetics (2020)
  • 著者名/発表者名: Uda Youichi、Miura Haruko、Goto Yuhei、Yamamoto Kei、Mii Yusuke、Kondo Yohei、Takada Shinji、Aoki Kazuhiro
  • 雑誌名: ACS Chemical Biology 巻: 15 号: 11 ページ: 2896-2906
  • DOI: 10.1021/acschembio.0c00477
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative analyses reveal extracellular dynamics of Wnt ligands in Xenopus embryos (2020)
  • 著者名/発表者名: Mii Yusuke、Nakazato Kenichi、Pack Chan-Gi、Sako Yasushi、Mochizuki Atsushi、Takada Shinji、Taira Masanori
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: -
  • DOI: 10.1101/2020.02.20.957860
  • NAID: 120007041648
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Assembly of protein complexes restricts diffusion of Wnt3a proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Takada, R., Mii, Y., Krayukhina, E., Maruyama, Y., Mio, K., Sasaki, Y., Shinkawa, T., Pack, C.-G., Sako, Y., Sato, C., Uchiyama, S., Takada, S.
  • 雑誌名: Commun. Biol. 巻: 1 号: 1 ページ: 165-165
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0172-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Dynamic exchange of abundant scaffold-bound and rare freely diffusing ligands forms Wnt gradient. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mii Yusuke、Nakazato Kenichi、Pack Chan-Gi、Ikeda Takafumi、Sako Yasushi、Mochizuki Atsushi、Taira Masanori、Takada Shinji
  • 学会等名: 日本発生生物学会第54回大会
• [学会発表] Feedback regulation among heparan sulfate proteoglycans, Wnt11, and core PCP components are involved in organization of planar cell polarity. (2021)
  • 著者名/発表者名: Minako Suzuki, Shinji takada, Yusuke Mii
  • 学会等名: 日本発生生物学会第54回大会
• [学会発表] Wnt11とコアPCP因子の相互的制御による平面細胞極性（PCP）の形成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三井 優輔
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Mutual interactions of Wnt11 and core PCP components organize PCP and spatial distribution of Wnt11 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Mii
  • 学会等名: 遺伝研研究会 Wnt研究会2021
• [学会発表] Wntによる平面細胞極性の方向づけの分子メカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 三井優輔、高田律子、松山誠、高田慎治
  • 学会等名: 第53回日本発生生物学会大会（誌上開催）
• [学会発表] 平面細胞極性におけるWnt11の局在化メカニズムの解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鈴木美奈子、高田慎治、三井優輔
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Local and mutual regulations between Wnt and planar cell polarity components propagate global coordination of the planar cell polarity. (2019)
  • 著者名/発表者名: 三井優輔、高田律子、松山誠、高田慎治
  • 学会等名: 第52回日本発生生物学会大会
• [学会発表] Two types of heparan sulfate clusters differently regulate Wnt distribution and signaling in Xenopus embryos. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Mii, Takayoshi Yamamoto, Ritsuko Takada, Shuji Mizumoto, Makoto Matsuyama, Shuhei Yamada, and Masanori Taira & Shinji Takada
  • 学会等名: 11th International Conference on Proteoglycans
  • 国際学会
• [学会発表] How does Wnt11 direct the planar cell polarity? (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Mii
  • 学会等名: 119th International Titisee Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Local and mutual regulations between Wnt and planar cell polarity propagate global coordination of cell polarity throughout the tissue. (2018)
  • 著者名/発表者名: 三井 優輔
  • 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
• [備考] 分子発生学研究部門
  • URL: https://www.nibb.ac.jp/cib2/
• [備考] researchmap 三井 優輔
  • URL: https://researchmap.jp/miiy
• [備考] 分子発生学研究部門
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/sections/developmental_biology/takada/
• [備考] 分子発生学研究部門（高田研究室）
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/cib2/