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細胞作用の繰り返しで自律的に3次元形態を構築するカイメン骨片骨格形成

公募研究

研究領域生物の3D形態を構築するロジック
研究課題/領域番号 16H01445
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関京都大学

研究代表者

船山 典子  京都大学, 理学研究科, 准教授 (30276175)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワードカイメン / 骨格形成機構 / 自己組織化 / 環境適応 / 形態 / 骨格形成 / 多様性 / 形態形成 / 3次元 / 形態形成機構 / 骨片
研究実績の概要

本年度は光シート型顕微鏡をもちいた詳細なタイムラプス画像を撮影、多角的に解析した結果、カイメン基底上皮退縮時に以下の現象がおき、「カイメン体内3次元空間の形状の変化」と「Transport cellsが体内空間を覆う2つの上皮組織、基底上皮とENCM上を細胞集団として1本の骨片を運搬する」というローカルルールの結果、通常よりも体の内側に骨片が建てられることを明らかに出来た。建てられた骨片の基底側端は最終的に基底上皮細胞の間から基質側に一部出て、基底上皮細胞と基質の間に分泌されるコラーゲンマトリクスにより基質に結合される。すなわち、建てられた骨片は基質との接着を補強する。今回明らかにしたメカニズムは、骨片を基底上皮細胞が基質に接着しにくい様な野外環境下で、通常は体の辺縁部に建ててゆく骨片を、体の内側部分に建てて基質との接着を補強し生き残る固着性生物であるカイメンの微小環境に合わせた生存戦略なのではないかと考えられる。

得られた結果の詳細は以下の通り。1)外側上皮と基底上皮の距離が約20μm以下と近接している。2)この体内空間が狭い部分で骨片運搬の停滞(運搬速度が落ち、細かく前後に動く)している。3)計測したTransport cell集団のサイズは20-30μmであることから、骨片運搬停滞時に細胞集団としては2つの上皮組織に接していると強く示唆される。4)この停滞後、より体内空間が狭い辺縁部ではなく体の内側方向へ基底上皮、外側上皮の内側のENCMどちらかを運搬される 5)ENCMを運搬されると比較的短い運搬のうちに上皮に骨片が刺さり建てられる確率が高い。ENCMの3次元形状が緩く張ったテントの様にカーブしているという私たちの明視野での観察結果から、この3次元形状のため骨片が刺さりやすいと考えられる。以上の研究成果は論文にまとめて投稿しリバイス中である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Toward understanding the mechanisms underlying phenotypic plasticity of sponges-1:Approach by single-spicule mechanical wobbling in E.fluviatilis2017

    • 著者名/発表者名
      Sota Takagi, Kotoe Kawai, Masashi Tanimoto, Noriko Funayama
    • 学会等名
      第50回 日本発生生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Towards understanding the mechanisms that orchestrate directional migration and the following subsequent invasive migration between epithelial cells in sponge2017

    • 著者名/発表者名
      Goshi Ogita, Yasutetsu Kanaoka, Akihiro Itoigawa, Takeo Matsumoto, Noriko Funayama
    • 学会等名
      第50回 日本発生生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Towards understanding the mechanisms that orchestrate directional migration and the following subsequent invasive migration between epithelial cells in sponge2017

    • 著者名/発表者名
      Kanji Nakagawa, Kiyoka Kinjo, Noriko Funayama
    • 学会等名
      第50回 日本発生生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Skeleton construction of sponges: self-building up by the iteration of sequential physical reactions of the player cells2017

    • 著者名/発表者名
      Noriko Funayama
    • 学会等名
      第50回 日本発生生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Toward understanding the mechanisms underlying phenotypic plasticity of sponges:Approach by applying mechanical force in E.fluviatilis2017

    • 著者名/発表者名
      Sota Takagi, Kotoe Kawai, Masashi Tanimoto, Noriko Funayama
    • 学会等名
      International Workshop “The diversification of early emerging metazoans”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カイメンの体の部分的な退縮に応じた骨格形成を可能にする細胞機構2016

    • 著者名/発表者名
      岸本 光司、菅野 稚奈、船山 典子
    • 学会等名
      第39回 日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Possible directional transport and invasion into epithelium of siliceous spicules (gemmoscleres) during gemmule formation2016

    • 著者名/発表者名
      ○Kanji Nakagawa, Kiyoka Kinjo, Kiyokazu Agata, Noriko Funayama
    • 学会等名
      第49回 日本発生生物学会年会Special Symposium
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2016-06-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2021-01-27  

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