| 研究課題/領域番号 |
19H00996
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
林 茂生 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (60183092)
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| 研究分担者 |
柴田 達夫 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (10359888)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2023年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2022年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2020年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | アクチン / ミオシン / DAAM / Zasp / 管形成 / ショウジョウバエ / 気管 / 管腔形成 / ライブイメージング / シミュレーション / 管状上皮 / Rhoシグナル / 細胞極性 / 上皮 / 形態形成 / シグナル / ゆらぎ / ロバストネス / メカノバイオロジー / ERKシグナル / EGF受容体 / 上皮形態形成 / 力学 / 数理科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
動物組織は細胞が平面上に密に連結して作られる上皮シートを単位として作られている。上皮シートが柔軟に折りたたまれて可塑的に形態を変換させるしくみの理解を目指してキイロショウジョウバエ胚のシート状および管状の上皮組織を対象に研究をおこなう。定量的ライブイメージングと、数理モデル解析を組み合わせることで安定した上皮組織が可塑的にかたちを変えるしくみの背景にある生物学的ゆらぎの役割を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
管状の上皮組織が細胞や外部環境のノイズを受ける状態で形態形成を安定して進行させる仕組み研究した。ショウジョウバエ胚の気管組織における管腔の拡張においては、拡張物質の不均一な分布により内腔の拡張は不均一である。我々は管腔に面した細胞膜直下に集積するアクチンの集合体（アクチンナノクラスター）が自律的に急速な集合離散を行なっていることを見出した。アクチンナノクラスターは細胞膜の張力を感知し、管の拡張方向に整列することで拡張力に拮抗するアクチンケーブルを構築する。この動態を数理シミュレーションで再現させることにより、アクチンのシンプルな動作原理が高次の形態形成を実現させることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我々ヒト体内の血管系、肺、腎臓などの生存に必須な器官は管状組織として血液、外気、尿などを流動させる。これらの臓器の疾患（動脈瘤、腎嚢胞など）は管の内径が極端に不均一になり、血液、尿などが滞留することによって起きる。ショウジョウバエ気管の拡張異常はこれらの疾患像に酷似しており、一部に嚢胞様の構造が生じる。本研究で明らかにしたアクチンナノクラスターからのケーブル形成機構は嚢胞形成を抑制することで機能的な管構造を維持する生理的な仕組みであると考えられる。今後はヒトの管腔構造疾患モデルにおいてのアクチンナノクラスターの機能とその操作の研究を通じて疾患予防、治療の研究につながることが期待される。
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