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実験と数理から解き明かす、細胞配置換えに伴う細胞間接着再編成の分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 19K16139
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
研究機関東京大学 (2021)
京都大学 (2019-2020)

研究代表者

井川 敬介  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (10791402)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードアドヘレンスジャンクション / トリセルラージャンクション / 細胞配置換え / Tricellular junction / Adherens junction / アクチン細胞骨格 / 細胞間接着 / 上皮
研究開始時の研究の概要

申請者は最近、ショウジョウバエ翅上皮において、cofilinとその補因子のAIP1によるアクチン細胞骨格再編成が細胞配置換えを制御することを報告した。本研究では、この研究成果に立脚し、アクチン細胞骨格再編成が、ミオシンの制御を介して細胞間接着面の切り替えを促進するという仮説を実験的に検証する。さらに、実験で明らかにしたメカニズムを基に数理モデル解析を行い、その十分性を検証する。

研究成果の概要

上皮細胞は、細胞接着を再編成し、隣接細胞の配置を変えながら組織を形作る。この細胞配置換えのプロセスは、細胞接着面の収縮、切り替わり、新たに生じた接着面の伸長という3つのステップで進行する。本研究では、ライブイメージングと物理モデリングを組み合わせることで、細胞頂点の周囲でアクトミオシンケーブルがギャップ用の構造を形成することが、細胞接着面の切り替わりに重要であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞配置換えは組織形態形成の基幹プロセスである。それにもかかわらず、細胞間接着が切り替わる際のミオシンやAJの局所的な動態を詳細に観察した研究はほとんど報告されておらず、ブラックボックスのまま残されている。したがって、この未解明のメカニズムを明らかにする点で、本研究は発生生物学及び細胞生物学の分野において学術的に重要であると言える。また、形態形成の細胞動態の研究は、様々な生体組織の形作りに共通のメカニズムであることから、再生医療分野などへの波及効果も期待できる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Discovery of an F-actin-binding small molecule serving as a fluorescent probe and a scaffold for functional probes2021

    • 著者名/発表者名
      Takagi T, Ueno T, Ikawa K, Asanuma D, Nomura Y, Uno S, Komatsu T, Kamiya M, Hanaoka K, Okimura C, Iwadate Y, Hirose K, Nagano T, Sugimura K and Urano Y.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7(47) 号: 47

    • DOI

      10.1126/sciadv.abg8585

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] De-wetting of cortical myosin-II facilitates the reconnection of junctions during cell rearrangement2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ikawa, Shuji Ishihara, Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      The 51st NIPS International Symposium, Frontiers in Epithelial Cell Biology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular basis of vertex resolution during cell rearrangement.2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ikawa, Shuji Ishihara, Kaoru Sugimura
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] AIP1 and cofilin ensure a resistance to tissue tension and promote directional cell rearrangement.2020

    • 著者名/発表者名
      Ikawa Keisuke, Sugimura Kaoru
    • 学会等名
      From Molecules to Organs: The Mechanobiology of Morphogenesis
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アクチン細胞骨格系を中心とした細胞配置換え制御メカニズムの解明2019

    • 著者名/発表者名
      井川敬介
    • 学会等名
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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