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三次元形態構築に必要な表皮細胞の力学的特性とその分子機構の解明

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 16H01456
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
研究機関地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所)

研究代表者

松尾 勲  地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 病因病態部門, 部長 (10264285)

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
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード発生・分化 / 神経管閉鎖 / 三次元形態 / Wntシグナル / 表皮細胞 / 力学的特性 / 哺乳動物胚
研究実績の概要

昨年度までに、神経管の閉鎖過程において神経と表皮の境界では、幹細胞マーカーを発現する未分化な前駆細胞が存在すること、神経管が閉鎖するタイミングで、カノニカルWntシグナルと下流エフェクター分子であるGrainyhead-like 3(Grhl3)によって前駆細胞は、表皮外胚葉へ分化すること、また、ES細胞から表皮細胞への分化系においては、Grhl3は、F-actin豊富な大型の表皮細胞を誘導すること、大型の表皮細胞の誘導には、カノニカルWntに加えて、ノンカノニカルWntが関与していることを明らかにしている。本年度は、分化した表皮細胞が、どのように神経管閉鎖運動を進行させるのか、主にマウス胚の個体レベルで解析を進めた。
まず、ノンカノニカルWntとGrhl3が実際に相互作用しているかどうか検討するため、Grhl3変異マウス胚を解析した。結果、Grhl3欠損胚では、Vangl2タンパク(ノンカノニカルWnt経路のコア分子)及び標的であるリン酸化ミオシンの発現が低下したこと、Vangl2とGrhl3遺伝子の二重変異マウスでは、神経管閉鎖異常が重篤化したことから、Grhl3とノンカノニカルWnt経路が相互作用していることが分かった。分子機構としては、Grhl3タンパクの細胞内局在を解析すると、表皮分化後に核内から細胞質へと移動しノンカノニカルWnt経路を活性化することが示唆された。更に、より細胞質内又はより核内で局在させるようなGrhl3タンパク質を発現させて、表現型を解析したところ、表皮細胞の誘導や神経管閉鎖の進行には細胞質内でGrhl3が分布することが必要であることが分かった。以上の結果から、Grhl3遺伝子は、核内で転写因子として表皮細胞分化を誘導するだけでなく、細胞質内でノンカノニカルWnt経路を活性化することで神経管閉鎖運動に働いている可能性が強く示唆された。

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

    (9件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] DKFZ-ZMBH Alliance/Institute of Molecular Biolog, Mainz(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical perspectives on the anterior-posterior axis polarization of mouse implanted embryos2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuo I., and Hiramatsu R.
    • 雑誌名

      Mech Dev.

      巻: 144(Pt A) ページ: 62-70

    • DOI

      10.1016/j.mod.2016.09.002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coordinately Co-opted Multiple Transposable Elements Constitute an Enhancer for wnt5a Expression in the Mammalian Secondary Palate.2016

    • 著者名/発表者名
      Nishihara H., Kobayashi N., Kimura-Yoshida C., Yan K., Bormuth O., Ding Q., Nakanishi A., Sasaki T., Hirakawa M., Sumiyama K., Furuta Y., Tarabykin V., Matsuo I., and Okada N.
    • 雑誌名

      PLoS Genet.

      巻: 12(10) 号: 10 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1006380

    • NAID

      120005997729

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] GRHL3 triggers epithelial morphogenesis from differentiation in uncommitted ectodermal progenitors during neural tube2018

    • 著者名/発表者名
      Chiharu Kimura-Yoshida, Kyoko Mochida, Takeomi Mizutani, Isao Matsuo
    • 学会等名
      International Young Scientists Workshop on Neural Development & Stem Cells 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Surface ectoderm specification of uncommitted ectodermal progenitors in the neural plate border is crucial for neural tube closure2017

    • 著者名/発表者名
      Chiharu Kimura-Yoshida, Isao Matsuo
    • 学会等名
      50th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 神経管閉鎖時におけるGrainyhead-like 3遺伝子発現表皮細胞の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      木村一吉田千春、持田京子、水谷武臣、松尾勲
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マウス神経管閉鎖過程におけるGrainyhead-like 3の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      松尾 勲、木村一吉田 千春
    • 学会等名
      Wnt研究会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fate specification of neural plate border by canonical Wnt signaling and Grhl3 is crucial for mammalian neural tube closure2016

    • 著者名/発表者名
      Chiharu Kimura-Yoshida, Kyoko Mochida, Kristina Ellwanger, Christof Niehrs, and Isao Matsuo
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 大阪母子医療センター研究所病因病態部門

    • URL

      http://www.mch.pref.osaka.jp/research/embryology/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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