細胞性粘菌多細胞体の再生過程における位置情報再構成機構の解析

• 研究課題/領域番号: 20K06675
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分44020:発生生物学関連
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 毛利 蔵人 沖縄科学技術大学院大学, 進化神経生物学ユニット, スタッフサイエンティスト (70392149)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 再生 / 細胞性粘菌 / 位置情報 / 細胞生粘菌 / 生体イメージング

研究開始時の研究の概要

真核微生物である細胞生粘菌は生活環において一時的に多細胞体を形成する。この多細胞体は顕著な再生能を有しており、切除された部位を数時間のうちに再生することができる。本研究では、この再生現象を対象に、切除された部位の再生過程における多細胞体内の位置情報の再構成過程と、それに応答する細胞の挙動(再分化、細胞移動)を解析する。位置情報再構成過程に働くと考えられている小分子、cAMPやCa2+等の生体内イメージングによってこれらの分子の局在変化を観察すると共に応答する細胞の挙動解析を行う。この研究によりこれまであまり例のなかった再生過程における位置情報再生過程をリアルタイムで解析することが可能となる。

研究成果の概要

多細胞生物が失われた部位を再生する際、どのように撹乱された位置情報が再構成されるのかを明らかにすることを目的に、細胞性粘菌の多細胞体を用いて、生体小分子動態のイメージング解析を中心に研究を行った。先行研究から、再生過程で位置情報を構成することが予想された生体内小分子cAMPやCa2+,について、再生過程における生体内動態を解析した。その結果、当初の予想とは異なり、再生過程においてこれらの小分子が多細胞体内で濃度勾配形成や周期的なパルス発生などを行うことはなく、別の機構が働くことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では細胞性粘菌の多細胞体が再生する際に、当初予想されたcAMPなどの生体内小分子による濃度勾配や周期的なパルスなどが形成されないことが明らかとなった。この結果から、細胞性粘菌では、これら小分子による濃度勾配形成やそれに対する細胞の応答などが再生の主要な仕組みではなく、接触追従や自己組織化などの別の機構が働くことが示唆された。従来の動物での研究では、本研究の結果とは異なり細胞外分泌因子から入力されるシグナルの勾配が位置情報の再構築に働くと考えられているため、本研究の結果は多細胞生物を通じて再生機構の共通性や特殊性を比較検討するうえで重要な知見となる。