動物胚の非対称分裂におけるセロトニンの役割

• 研究課題/領域番号: 22K06302
• 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44040:形態および構造関連
• 研究機関: 青森大学
• 研究代表者: 中本 章貴 青森大学, 薬学部, 准教授 (40738100)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022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: 非対称分裂 / セロトニン / らせん卵割 / 紡錘体 / 胚発生 / 細胞極性

研究開始時の研究の概要

動物の胚発生過程では、幹細胞の非対称分裂によって多様な細胞が創り出されたり、複雑な組織が形成される。これらの仕組みは様々なモデル生物を用いて詳細に明らかにされているが、非対称分裂の例として古くから知られる「らせん卵割」の仕組みは近年明らかにされ始めたばかりである。本研究の目的は環形動物や軟体動物にみられる「らせん卵割」を非対称分裂のモデルとし、その分子機構の一端を明らかにすることである。本研究ではセロトニンが「らせん卵割」の分裂方向の決定に関与する可能性を検討し、セロトニンがどのようにして細胞極性を制御しているのかを明らかにすることを目指す。

研究実績の概要

非対称分裂に関与する因子を探索する過程で、コジキムシロガイ(Ilyanassa)胚では、リン酸化されたプロテインキナーゼCに対する抗体によって認識されるタンパク質（リン酸化プロテインキナーゼC様タンパク質）が細胞周期によって異なった領域に発現していることが明らかとなった。間期では細胞（大割球）の中心体に局在しているが、前中期になると動物極側の特定の細胞表層に局在していた。この細胞表層は、将来に紡錘体の一方の極が形成される領域と一致していた。中期から終期にかけて細胞表層に局在したリン酸化プロテインキナーゼ様タンパク質は娘細胞（小割球）に受け継がれた。これら結果は、前中期の段階で細胞表層は特定の方向に極性を帯びており、その極性に基づいて紡錘体の位置や方向が決定されることを示唆している。
また、セロトニン受容体阻害剤で胚を処理すると、紡錘体の方向およびリン酸化プロテインキナーゼC様タンパク質の細胞表層局在が共に異常になり、紡錘体の一方の極の位置とリン酸化プロテインキナーゼC様タンパク質の位置は一致していなかった。これらの結果から、セロトニンシグナルがリン酸化プロテインキナーゼC様タンパク質の局在と分裂装置の方向性を統合している可能性が示唆された。
ヨーロッパモノアラガイを用いた研究では、セロトニンシグナリングに関するさまざまな阻害剤を検討したが、今のところ分裂方向に対する影響は観察されていない。Ilyanassaとヨーロッパモノアラガイでは、分裂方向の制御機構が異なっている可能性が考えられるが、阻害剤が効いていない可能性も残されている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ヨーロッパモノアラガイを用いた実験では、セロトニンシグナリングに関するさまざまな阻害剤を検討したが、今のところ分裂方向に対する影響は観察されていないため。コジキムシロガイとヨーロッパモノアラガイでは分裂方向の制御機構が異なっている可能性が考えられたため。

今後の研究の推進方策

Ilyanassa胚において、セロトニンシグナルがタンパク質の細胞表層への局在を制御する仕組みを明らかにするため、アクチン細胞骨格に焦点を当てて解析する。ヨーロッパモノアラガイでは、セロトニン以外の因子が関与する可能性を想定し、特定の細胞表層に局在するタンパク質を網羅的に明らかにするために、LC-MS/MSによるタンパク質比較定量解析を行う